为何要研究高温真空下的液态金属润湿性？

在航空航天、核能、电子封装及增材制造等领域，液态金属与陶瓷、金属、复合材料等基材的高温相互作用是许多工艺（如钎焊、涂层、复合制造、液态金属冷却）的核心物理化学过程。这一过程的成败，很大程度上取决于一个关键界面特性——润湿性。而准确评估高温、尤其是真空或可控气氛下的润湿性，是一项复杂且至关重要的技术。为何要研究高温真空下的液态金属润湿性？

在高温真空环境中进行测试，主要基于以下原因：

1、避免氧化：

绝大多数金属，尤其是活性金属（如铝、钛、锆）和难熔金属（如钼、钨），在高温下极易氧化。表面形成的氧化膜会严重阻碍润湿，使其无法反映金属/基材界面的真实情况。真空环境有效去除氧气，保证液态金属和基材表面的洁净。

2、模拟真实工艺条件：

许多先进连接和涂层技术（如高温钎焊、真空镀膜）正是在真空或高纯惰性气氛保护下进行的。在此条件下测试获得的润湿性数据，对工艺参数的制定具有最直接的指导价值。

3、研究界面反应：

在高温下，液态金属与基材之间可能发生溶解、扩散和形成金属间化合物（IMC）等反应。这些反应会动态地改变界面化学和界面能，从而显著影响润湿过程。真空环境确保了这些反应不受大气污染的干扰，使研究其本征机理成为可能。

高温润湿性测试远不止获取一个最终的静态接触角那么简单，它是一个动态的、蕴含丰富信息的过程。

1、润湿动力学分析：

记录从金属熔化瞬间到最终平衡的整个过程中接触角随时间（θ-t）的变化曲线。这条曲线可以揭示润湿的机制：

反应性润湿：接触角随时间的延长而逐渐减小，表明界面正在发生化学反应，新相的形成降低了界面能，改善了润湿性。

扩散控制润湿：变化速率与时间呈特定关系。

2、界面反应与铺展动力学：

除了接触角，还可以同步分析液滴基底直径随时间的变化，即铺展动力学。

实验结束后，对样品进行切割、抛光和显微分析（如SEM/EDS），直接观察界面反应层的形貌、厚度和成分，将最终的微观结构与润湿行为相关联，建立机理模型。

高温真空环境下的液态金属润湿性测试，是连接材料科学理论与工业应用的桥梁。它绝非简单的角度测量，而是一个集成了ji端环境控制、先进光学成像、精密机械设计和深度数据解析的复杂系统工程技术。通过揭示纯净条件下液/固界面的本征相互作用规律，它为新材料开发（如复合材料的金属基体、新型钎料）、新工艺优化（如3D打印的铺粉与熔融）和重大装备的可靠性设计（如聚变堆的液态包层）提供了科学依据和量化工具，持续推动着制造业向前发展。