(1+++)压汞过程中的润湿性问题研究
材料成型中的润湿性分析与控制方法研究
材料成型中的润湿性分析与控制方法研究材料成型是一项重要的工艺过程，涉及到各种材料的加工与制造。
其中，润湿性是一个关键的因素，它决定了材料在成型过程中与模具或其他材料的接触情况。
本文将探讨润湿性在材料成型中的作用，并介绍一些常用的润湿性分析与控制方法。
一、润湿性的定义与作用润湿性是指液体在固体表面上的展开性和渗透性。
在材料成型过程中，润湿性直接影响着材料与模具之间的接触情况，进而影响产品的质量和性能。
一个材料的润湿性可以通过接触角来描述，接触角越小，表示液体在固体表面上的润湿性越好。
润湿性对材料成型有着重要的影响。
首先，润湿性决定了材料在模具表面的分布情况，进而影响产品的形状和尺寸。
如果材料的润湿性不好，会导致材料无法充分填充模具，从而产生缺陷或不完整的产品。
其次，润湿性还会影响材料与模具之间的摩擦力和粘附力，进而影响成型过程中的摩擦和剪切力。
最后，润湿性还会影响材料的熔融性和流动性，进而影响成型过程中的温度和速度控制。
二、润湿性分析方法为了准确评估材料的润湿性，科学家们开发了许多润湿性分析方法。
以下是其中一些常用的方法。
1. 接触角测量法：这是一种直观的润湿性分析方法，通过测量液滴在固体表面上的接触角来评估润湿性。
接触角越小，表示润湿性越好。
2. 润湿性能测量仪：这是一种自动化的润湿性分析方法，通过测量液滴在固体表面上的展开速度和渗透深度来评估润湿性。
这种方法可以提供更精确的润湿性数据。
3. 表面能测量法：这是一种间接的润湿性分析方法，通过测量固体表面的表面能来评估润湿性。
表面能越低，表示润湿性越好。
三、润湿性控制方法在材料成型过程中，控制润湿性是至关重要的。
以下是一些常用的润湿性控制方法。
1. 表面处理：通过改变固体表面的化学性质和形态结构，可以改善材料的润湿性。
例如，可以使用表面活性剂或等离子体处理来提高固体表面的润湿性。
2. 温度控制：温度是影响润湿性的重要因素之一。
通过控制材料和模具的温度，可以改变润湿性，从而影响成型过程中的润湿性。
金属材料表面湿润行为研究
金属材料表面湿润行为研究金属材料作为现代工业中最为基础的材料之一，在我们日常生活中的应用也是十分广泛，涉及到诸多方面如家电、交通工具、建筑结构等等。
但是，金属材料在使用过程中的表面损耗难以避免，并且会导致金属材料的表面物理化学性质发生变化。
而表面湿润行为，作为这种性质中的一个重要方面，直接影响着金属材料的使用寿命和性能。
表面湿润行为主要指的是金属材料表面与外界润湿液体（如水、油、酸、碱等）相互作用的情况。
通常情况下，液体在金属材料表面停留的时间越长，表面湿润行为就越好。
而且，液体在金属材料表面的停留时间还受到其他因素的影响，如金属材料表面的化学组成、粗糙度、表面处理、外界温度和液体性质等等。
在实际的工程建设和生产制造中，研究金属材料表面湿润行为已经成为了一个十分重要的领域。
通常，人们研究金属材料表面湿润行为的方法和手段主要有两种。
第一种是通过实验室中的模拟条件，来进行各种因素对金属材料表面湿润行为的实验分析。
这种方法主要通过人为的手段，对实验场景环境进行控制，并对液体停留时间、液滴的形状、表面张力等性质进行精确测定和分析，最终得出反映表面湿润行为的实验结果。
除此之外，还有一种基于数值计算的研究方法。
这种方法主要通过将金属材料表面的物理化学性质通过数学模型进行描述，并模拟出液体在金属材料表面上的行为。
通过这种方法，可以在较短的时间内，预测出液体在金属材料表面停留的时间、液体的形态及对金属材料表面的影响等。
无论是实验室研究还是数值计算，都要对金属材料表面湿润行为中的液体物理和化学特性进行研究。
在这其中，表面张力起着重要作用，表现在液滴在金属材料表面的形状以及湿润能力等方面。
表面张力是各种物质之间直接的相互作用力，越大的表面张力意味着液体分子表面越紧密地连在一起，在金属表面上的形态也会更靠拢，相反，越小的表面张力意味着液体分子表面之间间隔较大，不会均匀地分布在金属表面上。
除去表面张力，液体粘度也是影响金属材料表面湿润行为的另一个重要因素。
压汞试验技术研究黏性土微观孔隙分布特性
２ １ ． ９ ， ％； 液限 ３ ８ ． ９ ４ ６ ； 塑限 ２ Ｏ ． ４ ３ １ ４ ．
下的饱 和 土微 观 结构 的研 究 ］ ， 但 是 这 些 常规 的研
（ １ ）
式 中： Ｐ为进 汞压 力 ， ＭＰ ａ ， ｙ为汞 表面 张力 ， 此试验 中为 ０ ． ４ ８ Ｎ／ ｍ， ０为汞接 触角 ， 此试 验 中为 １ ４ ０ 。 ， ｄ
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是 一一 对应 的关 系 ， 假 定 表 面 张力 和 接 触 角 都不 变 时， 进 汞压 力和 孔径 成反 比 ， 可 以通 过控制 进 汞压力 来 确定 孔径 的大 小 和 孑 Ｌ 隙 的分 布 ． 施 加 一 定 的进 汞
压力 ， 汞就 只能进 入对 应 孔径 的孑 Ｌ 隙中 ， 在 本 次试验 中， 进 汞压 力范 围为 ６ ． ５ ５ ６ ９ ～１ ９ ９ １ ９ ０ ． ５ ５ ８ ６ ｋ Ｐ ａ ， 根 据公 式 （ １ ） 可 以 得 出该 试 样孔 径 范 围 为 ２ ２ ４ ４ ２ ６ ．
第 ２ ８卷 第 １ 期
Ｖ０ １ ． ２ ８ ＮＯ ．１
湖 北 工 业 大 学 学
报
２ Ｏ１ ３年 Ｏ ２月
Ｆｅ ｂ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
［ 文章 编 号］ｌ Ｏ Ｏ ３ —４ ６ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ２ ２ — ０ ３
金属表面润湿性机制特征及应用研究
金属表面润湿性机制特征及应用研究哎呀，说起金属表面润湿性这事儿，还真挺有意思的。
咱们先来讲讲啥是金属表面润湿性。
想象一下，你把一滴水放在金属板上，这水是摊开成一大片，还是像个小球一样滚来滚去？这就是润湿性在起作用啦。
简单说，润湿性就是液体在固体表面铺展的能力。
金属表面润湿性的机制特征，那可是有不少门道。
从微观角度看，金属表面的粗糙度就像一个个小小的山峰和山谷。
要是表面粗糙得很，水就容易“卡”在那些山谷里，润湿性就会变差；反过来，表面光滑溜溜的，水就能更顺畅地铺开。
还有啊，金属表面的化学成分也很关键。
比如说，有些金属表面容易氧化，形成一层氧化膜，这层膜就会影响液体和金属的“亲密接触”，从而改变润湿性。
我记得有一次，我在实验室里做实验，想研究一种新型金属材料的润湿性。
我小心翼翼地把准备好的液体滴在金属片上，眼睛紧紧盯着，心里那个期待啊！结果，这液体的表现跟我预期的完全不一样，可把我急坏了。
后来经过反复琢磨，才发现是金属表面在处理的时候不小心沾上了杂质，影响了实验结果。
这让我深刻体会到，哪怕是一点点小小的杂质，都能对金属表面润湿性产生巨大的影响。
那金属表面润湿性又有啥应用呢？这用处可大了去啦！在印刷行业里，如果金属印刷板的润湿性不好，那印出来的东西可就模糊不清，质量大打折扣。
再比如说在医疗领域，有些医疗器械的表面需要有良好的润湿性，这样才能更好地与人体组织接触，减少排异反应。
还有在防水领域，利用金属表面润湿性的特点，可以制造出超级厉害的防水材料。
雨水落在上面，就像水珠落在荷叶上一样，一下子就滚走了，根本渗不进去。
总之，金属表面润湿性虽然听起来有点深奥，但它实实在在地影响着我们生活的方方面面。
通过不断地研究和探索，相信未来我们能更好地利用它，创造出更多更神奇的东西！。
【物理】油层物理实验报告压汞毛管力曲线测定
中国石油大学油层物理实验报告实验日期：成绩：班级：石工11-1 学号：姓名：李悦静教师：张俨彬同组者：周璇武诗琪徐睿智【关键字】物理压汞毛管力曲线测定一、实验目的1．了解压汞仪的工作原理及仪器结构；2．掌握毛管力曲线的测定方法及实验数据处理方法。
二、实验原理岩石的孔隙结构极其复杂，可以看作一系列相互连通的毛细管网络。
汞不润湿岩石孔隙，在外加压力作用下，汞克服毛管力可加入岩石孔隙。
随压力增加，汞依次由大到小加入岩石孔隙，岩心中的汞饱和度不断增加。
注入压力与岩心中汞饱和度的关系曲线即为毛管力曲线，如图4-1所示。
图1 典型毛管压力曲线三．实验设备图2 压汞仪流程图(岩心尺寸：φ25×20--25mm，系统最高压力50MPa)全套仪器由高压岩心室，汞体积计量系统，压力计量系统，补汞装置，高压动力系统，真空系统六大部分组成。
1、高压岩心室：该仪器设有一个岩心室，岩心室采用不锈钢材质，对称半螺纹密封，密封可靠，使用便捷；样品参数：φ25×20--25mm岩样；可测孔隙直径范围：0.03~750μm。
2、汞体积计量系统：采用高精度差压传感器配合特制汞体积计量管进行计量，精度高、稳定性好；汞体积分辨率：≤30μl；最低退出压力：≤0.3Psi(0.002MPa)。
3、压力计量系统：采用串联阶梯式计量的方法，主要由四个不同量程的压力表串联连接，由压力控制阀自动选择不同量程的压力表计量不同压力段的压力值，提高了测量的准确性；压力表量程：0.1、1、6、60MPa各一支；可测定压力点数目：≥100个。
4、补汞装置：主要由调节系统，汞面探测系统及汞杯组成，并由指示灯显示汞面位置。
图3 压汞仪设备图5、高压动力系统：由高压计量泵组成；工作压力：0.002~50MPa；压力平衡时间：≥60s。
6、真空系统：主要有真空泵以及相关的管路阀件组成；真空度：≤0.005mmHg；真空维持时间：≥5min。
四、实验步骤1．装岩心、抽真空：将岩样放入岩心室并关紧岩心室，关岩心室阀，开抽空阀关真空泵放空阀；开真空泵抽空15~20分钟；2．充汞：开岩心室阀，开补汞阀，调整汞杯高度，使汞杯液面至抽空阀的距离H与当前大气压力下的汞柱高度（约760mm）相符；开隔离阀，重新调整汞杯高度，此时压差传感器输出值为28.00~35.00cm之间；关抽空阀，关真空泵，打开真空泵放空阀，关闭补汞阀；3．进汞、退汞实验：关高压计量泵进液阀，调整计量泵，使最小量程压力表为零；按设定压力逐级进泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱高度，直至达到实验最高设定压力；按设定压力逐级退泵，稳定后记录压力及汞体积测量管中汞柱高度，直至达到实验最低设定压力；4．结束实验：开高压计量泵进液阀，关隔离阀；开补汞阀，开抽空阀；打开岩心室，取出废岩心，关紧岩心室，清理台面汞珠。
压汞仪实验指导书
压汞仪实验指导书压汞仪实验指导书1.实验目的：混凝上是由粗计料、细竹料、水泥水化颗粒、未水化水泥颗粒、孔隙和裂纹等不同组分组成的水泥基复合材料，是一种多孔的、在各尺度上多相的非均质复杂体系。
孔结构对混凝上的渗透性和强度等去观性能有重要影响.压汞法（mercury intrutionporosimetry）测孔是研究水泥基复合材料孔结构参数（如孔隙率、孔径尺寸和孔径分布）的一种广泛应用的方法，成功应用于许多关于硬化水泥浆和水泥砂浆体的研究，并取得了大量的成果，促进了混凝上材料科学的进步。
本实验的目的是了解压汞仪工作原理；掌握压汞仪操作;并学会分析所测孔结构数据。
2压汞仪工作原理：通过加压使汞进入固体中，进入固体孔中的孔体积增量所需的能量等于外力所做的功，即等于处于相同热力学条件下的汞一固界而下的表而自由能。
而之所以选择水银作为试验液体,是根据固体界而行为的研究结论，当接触角大于90度时，固体不会被液体润湿。
同时研究得知，水银的接触角是117度，故除非提供外加压力，否则混凝上不会被水银润湿，不会发生毛细管渗透现象.因此要把水银压入毛细孔，必须对水银施加一左的压力克服毛细孔的阻力。
通过试验得到一系列压力p和得到相对应的水银浸入体积V,提供了孔尺寸分布计算的基本数拯，采用圆柱孔模型，根据压力与电容的变化关系计算孔体积及比表而积，依据华西堡方程计算孔径分布。
压汞试验得到的比较直接的结果是不同孔径范围所对应的孔隙量，进一步汁算得到总孔隙率、临界孔径（临界孔径对应于汞体枳屈服的末端点压力•其理论基础为，材料由不同尺寸的孔隙组成，较大的孔隙之间由较小的孔隙连通，临界孔是能将较大的孔隙连通起来的各孔的最大孔级。
根据临界孔径的概念，该表征参数可反映孔隙的连通性和渗透路径的曲折性）、平均孔径、最可几孔径（即出现几率最大的孔径）及孔结构参数等。
图1毛细孔中汞受力情况若欲使毛细孔中的汞保持一平衡位置,必须使外界所施加的总压力P同毛细孔中水银的表面张力产生的阻力P1相等，根据平衡条件，可得公式；P = 7rr~ p = P -27nc cosO 7tr~ p = -2/nocos&式中：p——给汞施加的压力CMm加J：<J --- 表面张力（N/加7护）；P——外界施加给汞的总压力（N）, 儿——由于汞表面张力而引起的毛细孔壁对汞的压力（A0。
金属材料表面润湿性的研究与控制
金属材料表面润湿性的研究与控制一、引言金属材料润湿性是表面科学和材料科学的重要研究领域。
表面润湿性是指液体在与固体表面相接触时形成的接触角。
金属表面润湿性的研究对于电子、航空、汽车、医疗器械等多个工业领域都有着重要的意义。
二、金属表面润湿性的影响因素金属材料的表面润湿性受到多种因素的影响，包括固体表面能、液体表面张力、界面化学反应等。
1. 固体表面能固体表面能是一个物质表面吸收自由能的总和。
固体表面粗糙度、结晶状态、晶面等都会影响表面能，从而影响液滴在固体表面停留的平衡位置。
同时，表面能也与材料表面光洁度、化学成分、处理方式等有关。
2. 液体表面张力液体分子的相互作用会导致液体表面自发地形成一定形状和高度。
液滴在固体表面上的停留位置取决于液体自身表面张力与表面能的差异。
3. 界面化学反应金属材料与液体之间的化学反应也会对表面润湿性产生影响。
界面反应可能导致液体与固体之间的化学键形成，从而使表面满足垂直条件，也可能导致表面能的改变，从而影响表面的润湿性。
三、金属表面润湿性的研究方法了解金属表面润湿性对于相关领域的应用和材料开发至关重要。
以下是目前主要应用的研究方法：1. 接触角测量法接触角测量法是目前最广泛应用的润湿性研究方法。
该方法使用一定量的液体滴在物化性质已知的金属表面上，并测量液体滴的基线接触角。
实验数据可以通过测量基线接触角的大小，推导出液体表面张力、固体表面能及其界面反应以及表面处理状态等参数。
2. 冲洗测试法冲洗测试法通常用于测量金属材料和液体界面处的极限滑动压力。
该方法在实时过程中对金属材料表面进行润湿性能的评估和观察。
通过不同液体的使用，可以确定不同的表面润湿性能。
3. X光光电子能谱（XPS）X光光电子能谱是表面化学分析技术之一，可用于表面成分和界面反应的研究，因此被广泛应用于金属表面润湿性的研究。
通过该方法分析表面的元素及元素的化学状态，可进一步了解金属表面的化学成分，包括表面最外层的氧化物、氢化物等物质，进而分析其与表面润湿性的关系。
润湿现象及其应用（可编辑）
润湿现象及其应用长使英雄泪满襟漫话润湿现象及其应用王振东蜀相祠堂何处寻, 锦官城外柏森森。
映阶碧草自春色, 隔叶黄鹂空好音。
三顾频烦天下计, 两朝开济老臣心。
出师未捷身先死, 长使英雄泪满襟。
这是杜甫(712~770)移居成都,筑草堂于浣花溪,找寻武候词堂拜谒后所写的七言律诗《蜀相》。
他到词堂后,一不观赏殿宇巍巍,二不瞻仰塑像凛凛,而注意到的是阶前的萋萋碧草,叶外黄鹂的数声呖呖。
在这荒凉之境,想到了三顾茅庐的知人善任、始终不渝,两朝辅佐的鞠躬尽瘁、死而后己,使得诗人不禁老泪纵横,襟袖湿润。
有诗评人指出:“长使英雄泪满襟”的英雄,当指包括老杜在内的千古仁人志士,为国为民的大智大勇者。
这篇以“泪满襟”的润湿现象来抒发情感的七律,使天下后世,凡读到此诗者,无不为之感动。
唐宋诗词作者常以润湿现象来抒发别离和思念的感情,有的还引申到美丽景色使身心受到滋润和浸染,用以展示景色给人心灵以诗意般的感受,如: 王勃(约650~676)《送杜少府之任蜀川》诗海内存知己,天涯若比邻。
无为在歧路,儿女共沾巾。
杜甫《哀江头》诗人生有情泪沾臆,江水江花岂终极。
孟浩然(689~740)《与诸子登岘山》诗羊公碑尚在,读罢泪沾襟。
刘长卿(?~约786)《饯别王十一南游》诗望君烟水阔,挥手泪沾巾。
杜审言(约645~708)《和晋陵陆丞早春游望》诗忽闻歌古调,归思欲沾巾。
陆游(1125~1210)《新津小宴之明日欲修觉寺以雨不果呈范舍人》诗风雨长亮话别离,忍着清泪湿燕脂。
王维(?~761)《山中》诗荆溪白石出,天寒红叶稀。
山路元无雨,空翠湿人衣。
张旭《山中留客》诗纵使清明无雨色,入云深处亦沾衣辛弃疾(1140~1207)《木兰花慢?席上送张仲固帅兴元》词追亡事,今不见,但山川满目泪沾衣。
这里,湿、沾均是润湿之意。
另外,在唐诗中也有描述不润湿现象的,如韦应物(737~约792)《咏露珠》诗秋荷一滴露,清夜坠玄天;将来玉盘上,不定始知圆。
mip压汞法
mip压汞法MIP压汞法是一种常用的表征材料孔隙结构的方法，它可以通过测量材料对汞的吸附量来确定孔隙大小和分布。
下面将从以下几个方面进行详细介绍：一、MIP压汞法的原理MIP压汞法是基于材料对汞的吸附与排斥作用而建立的。
在该方法中，使用高压气体将汞强制注入样品中，然后测量样品吸附和排出汞的体积以确定样品孔隙大小和分布。
二、MIP压汞法的优势1. 高分辨率：相比其他孔隙分析方法，如氮气吸附和BJH方法，MIP压汞法具有更高的分辨率。
2. 宽范围：MIP压汞法可以测量从亚纳米到微米级别范围内的孔隙大小。
3. 非侵入性：该方法不需要破坏样品结构或形态，因此可以保持样品完整性。
4. 可重复性：由于该方法是物理测量而非化学反应，因此其结果具有很高的可重复性。
三、MIP压汞法的仪器MIP压汞法需要使用专门的仪器来进行实验。
一般来说，该仪器包括以下组成部分：1. 压汞装置：用于将汞注入样品中。
2. 压力传感器：用于测量压汞过程中的压力变化。
3. 流量计：用于测量进出样品的气体流量。
4. 数据采集系统：用于记录和处理实验数据。
四、MIP压汞法的操作步骤1. 样品准备：将样品切割成适当大小，然后进行干燥和真空处理以去除任何水分或空气。
2. 实验设置：将样品放置在压汞装置中，并连接到压力传感器、流量计和数据采集系统上。
3. 压汞过程：通过高压气体将汞强制注入样品中，并记录压力变化和进出样品的气体流量。
4. 数据处理：根据实验数据计算出样品孔隙大小和分布，并绘制出相应的孔隙分布曲线图和孔径分布图。
五、MIP压汞法的应用领域MIP压汞法在材料科学、地质学、环境科学等领域都有广泛应用。
例如，在材料科学中，该方法可以用于研究多孔材料的孔隙结构和渗透性能；在地质学中，该方法可以用于研究岩石和土壤的孔隙结构和水分运移特性；在环境科学中，该方法可以用于研究土壤和水体中的微观孔隙结构和污染物迁移行为。
六、MIP压汞法的局限性1. 样品限制：该方法只适用于具有一定孔隙大小范围的样品。
【doc】材料孔隙结构测试技术一压汞法
材料孔隙结构测试技术一压汞法理论研究2011年第1期Number1in2011材料孔隙结构测试技术一压汞法韩瑜,郭志强,王宝民(大连理工大学建设工程学部,辽宁大连116024)摘要:多孔材料的物理性能,特别是强度和耐久性,主要取决于材料的孔隙结构.因此,评估多孔材料的孔隙结构特征对于全面准确地了解材料的物理性能具有重要的意义.压汞法是研究材料孔隙结构的重要方法之一,而压汞仪是主要仪器.本文结合实践操作经验,对AutoPore1V9500压汞仪的操作方法,试验注意事项进行了总结,希望能为读者进行压汞试验提供借鉴和参考.关键词:孔结构;测试技术;压汞法Materialporestructuretestingtechnique一一MeuryPorosimetryHANYu,GUOZhiqiang,WANGBaomin (FacultyofInfrastructureEngineering,Dalianl/niversityofTechnology,Dalian116024,Chi na)Abstract:Thephysicalproperties,especiallythestrengthanddurabilityoftheporousmateria ls,mainlydependonthemalerialporestructure.Therefore,evaluatingtheporestructurecharacteristicsoftheporousmaterialsisex tremelysignificantforthecomprehensiveand accurateunderstandingofmaterialphysicalproperties.MercuryPorosimetryisoneofthemo stvitalmethodstotestmaterialporestructure, biningwiththepracticalexperience,th eauthorsummarizestheoperatingmethods andexperimentalprecautionsofAutoPoreIV9500MercuryPorosimeter.Hopetoprovidereade~withthereferencefortherelevantexperiments.Keywords:Porestructure;Testtechnology;MercuryPorosimeterU刖吾压汞仪是利用压汞法测定材料内部微观气孔结构的先进仪器设备,具有所需样品量小,测试结果准确和重复性好等优点.压汞仪可用于分析粉末或块状固体的孑L尺寸分布,孑L隙率,总孔体积,总孔面积,样品表观密度和密度等,已直接用于检测水泥,陶瓷,混凝土,耐火材料,玻璃等无机非金属材料以及金属和部分有机材料内部微观气孔的分布状态;压汞仪还可用于研究材料内部微观气孔结构对材料性能的影响规律等领域.目前大多数压汞仪采用美国MIC(Micromertics)公司生产的AutoPoreIVSeries压汞仪.可测试储油岩,耐热材料,树脂,颜料,碳黑,催化剂,织物,皮革,吸附剂,药物,薄膜,过滤器,陶瓷,纸,燃料电池和其他粉末或块状固体,获得开放孔和裂隙的孑L尺寸分布,总孔体积,总孔面积,样品堆/真密度,流体传输性等物理性质.最大压力3.3万磅(228MPa),孔径测量范围5.5llm～360gm,有一个高压和两个低压站,进汞和退汞的体积精度小于0.1.1压汞法的基本原理压汞法的实质是把粉末体或多孔体通孔中的气体作者简介:王宝民(1973～),大连理工大学建筑材料研究所所长,副教授,博士. Email:***************.en15?混凝土技术ConcreteTechnology抽出,然后在外压作用下使汞填充通孔.压入多孑L材料的汞量与孑L径大小及分布情况有关.压汞压力与孑L径大小有关.定性地说,孔越小所需压汞压力也越大,反之亦然.也就是通常所说的高压NsI,~L,低压测大孔.压汞法首先是由里特fH.L.Ritter)和德列克(L_C.Drake)提出来的.它基于水银对固体表面的不可润湿性,要在外部压力作用下才能挤入固体小孑L,因此外部压力就可作为孔大小的量度.压汞法分析多孔固体材料的孔径分布在原理上是十分简单的,分为低压分析,高压分析两步.一般的程序是:首先要干燥样品试块,使得孑L隙中不含水分,然后称重,装入试管中,抽真空,利用管中的真空状态产生的负压导入水银,使试管充满水银.水银虽然呈液体状态,但它却不会像普通液体那样渗透到水泥试块中,因而只有当施加足够的压力时水银才会被注入试块的孔隙中去.进行高压分析时压汞仪以一种步进式的方式对水银施加压力,每一次步进加压所注入的水银由设备自动监控.一系列的步进压力值和对应的水银注入量为孔隙分布计算提供了基本数据.然而这些数据本身对孔隙分布的情况提供不了任何信息,要获得孔隙分布的信息,首先要建立一个合适的物理模型,常用的模型是圆柱型孑L隙模型,如图1所示.图1圆柱形孑L隙模型它要求:(1)试块所有的孔隙都是圆柱型的;(2)所有孔隙均能延伸到试块的外表面,从而和外部的水银相接触.着名的washburn公式就是基于这种圆柱型孔隙模型的,对于符合圆柱模型的多孔体系,可以用该公式来估算柱型孔隙的直径,该公式建立了注入水银所需的压力和孔隙直径之间的关系为:d=-4rcosO/P式中:d是被压入水银的柱状孔隙的直径;r是水银的表面张力;0是水银和样品表面的接触角;P是施加的压力.事实上除了人为特别加工处理的材料外,很少有材料符合这样的模型.这就意味着,基于washburn公式,用压汞仪采集的数据计算得来的孔隙分布和实际情况相去甚远,事实表明测得的大多数孔比他们的实际情况要sbl～2个数量级,而且用压汞仪数据得到的孔径分布曲线也只是反映了水银被注入的物理过程,并不由试样中实际的孔隙情况来控制.2压汞仪的试验方法2.1操作方法及注意事项压汞仪试验操作分为低压和高压过程两个部分.低压和高压分析的主要步骤总结如下:第一步:选择膨胀计;选择合适的膨胀计需要考虑以下方面:样品构成和形状;样品孔隙率;样品代表性和样品量.膨胀计有两种:粉末膨胀计和固体膨胀计.粉末膨胀计适合于粉末样品或颗粒物体,当直径大于25mm,长为25mm时,应放到固体膨胀计的头部.通常膨胀计的头部体积应满足最小的代表样品量体积.预估的样品孔体积不应超过90%或低于25%的毛细管体积. 如果样品已被测量过,就可以简单选择最佳膨胀计.第二步:称量样品及膨胀计组件;在称量前需要对样品提前进行预处理,在烘箱内烘干样品,在150~C或更高温度下烘干1h.一旦样品被烘干,就不要将样品重新暴露于大气中.加载样品时将膨胀计毛细管朝下,用手握住膨胀计,将样品慢慢倒入膨胀计头部.要使用真空密封酯涂抹在膨胀计头部的研磨了的玻璃表面上,真空密封酯为阿皮松高级密封酯(ApiezonH),使用低劣的密封酯,会带来漏汞和真空度问题.必须要三次称量膨胀计组件重量,分别为膨胀计的重量,膨胀计和密封脂的重量,膨胀计,密封脂,样品的总重量,膨胀计重量必须以这种方法称量,这样可以区别出密封酯的重量.因为每一次密封时,密封酯用量会不同.第三步:进行低压分析;首先安装膨胀计在低压分析口;安装时将薄薄的用真空密封脂(硅密封脂,"大牙膏状")在膨胀计杆的外侧涂抹约5em长,不要涂在杆的顶部,以免堵塞毛细管.需要编辑一个样品分析文件.确认钢瓶气体压力不低于200Pa,气体减压表设置为16?理论研究2011年第1期Number1in20110.25MPa,否则会带来分析误差或终止分析测试.从低压分析口卸载膨胀计时确认低压站内压力返回到接近大气压力,确认汞的排空指示灯亮.若排空指示灯不亮, 汞可能会从低压空中流出.第四步:进行高压分析;低压分析结束后不要停留很长时间,才进行高压分析,以免汞和样品接触,产生氧化影响分析结果.在打开高压仓前观察其内部压力值,确认其压力为常压.检查仓内高压油面,保证油面刚好位于仓内的台阶处,少了要加油.每一个高压分析应对应同一个样品的低压分析结束的文件,压汞仪会检查文件的统一性,如果错误,将出现报警,你可以继续或者取消分析.除此之外,还应注意以下问题:(1)加样时,样品的体积要小于样品管体积的三分之一;否则,若采样量大,油面会上涌.(2)汞池内汞液面距上端的高度要保持在1～3ram以内;氮气瓶内的压力保持在0.25～0.3Pa之间.(3)在开始测试样品前,必须要校正膨胀计,否则在测量结果中没有孔隙率.(4)在分析站状态栏目显示最大进汞体积百分比,当显示量sTEM小于25%或大于90%时,需要改变分析变量,第一,稍大的样品量可以提供更好的分辨率;第二, 改变毛细管体积.2.2试验结果分析利用压汞仪可以测量多孔材料的多种性质.其中包括总孔比表面积,中孑L直径(体积,面积),平均孔直径,松装密度,骨架密度,孔隙率等.以及这些物理量与压力以及孔直径的关系.由试验所测得的孔分布与孔Di竹erentialIntrusionVSD\IlIntrUS●on/一\}/0010O,00010,01.0101O00P0re00sizeO图2典型孑L分布图(微分式)径的关系如图2,图3所示. CumulativePoreAreaVSntrusionforPoresize;f』flativePoreArea|ali7/00P0re00size00Diameterfnm1图3典型孔分布图(积分式)除了在试验或者研究中常用的孔分布图外,压汞试验还可以测定多孔介质表面的分维.Friesen和Mikula 提出利用压力(P)和压人汞的体积(V)之间的关系:dV/dP～P确定分维数D.用这种方法,可以测定一系列煤微粒的分维.已增强的数据处理软件可进行弯曲度,渗透性,压缩性,孔喉比,不规则尺寸分布,Mayer—Stowe颗粒尺寸分布等数据处理.3讨论3.1存在问题及改进方法3.1.1测量准确性有待提高目前,国内不同单位的压汞仪对同种制品孑L径测试结果多不一致,有时甚至差别很大.这种差别除仪器的精度和计算时选取的常数值有差别之外,被测多孔材料本身的不均匀性也是导致这种差别的重要原因.如何考验一台压汞仪的测试数据准确性还没有统一的方法, 这应是多孔材料测试研究者要解决的一个问题.从统计学观点看,一台压汞仪通过大量测试有良好的重复性, 再与其它仪器测试结果进行对比,若能获得满意的结果,这台仪器的测试数据即是可用的.3.1.2基本假设存在缺陷对压汞法来说,一个基本的假设就是孔为圆柱形,且表面比较光滑,这样各处的接触角及表面张力可近似视为常数,这对于测定孔分布不会引起大的偏差.然而测定介质的表面分维,也就是要测定介质表面不光滑的程度,而且高压会引起孑L的塌陷,这些是否会对测量结17?混凝土技术ConcreteTechnology果产生影响.3.1.3存在水银封闭间隙现象试验分析时,样品被装入膨胀计中,当水银进入膨胀计并包裹整个样品时,由于样品粗糙和水银表面张力大,因此水银并不能完全填满样品表面的空隙.装样品的膨胀计壁与样品的间隙很小,在不大高的压力下,水银有时不能完全充满这些间隙,随着外加压力的升高, 水银才逐渐挤满这些间隙.这一现象被称作水银封闭间隙,并论述水银封闭间隙是指残留在样品粗糙表面与外包非润湿性水银之间的空隙体积,当压力增高时水银就完全地充填了这一空间,这一现象在试验中必须和同时发生的水银进入孔隙空间的现象区别开来.3.2提高测量准确性的方法washburn公式中的2个基本假定都和实际的情形相去甚远,尤其是第2个假设.另外,材料中不可避免的混有气泡,高压状态下额外空间的产生,这在分析结果中却无法体现出来.根据上述种种原因,在实际试验经验积累的基础上,本文对提高压汞仪测量的准确性提出了几点建议.(1)样品的制备,由于所要研究的实际对象在几何尺寸,数量上和试验需要的样品根本无法比拟,故样品的选取要具有代表性,为保证结果的稳定性,在试验中对同一对象至少应取3份样品分别进行试验分析.试验前应将试块在试验机上用高频荷载(如:22MPa/min)将其粉碎,使用高频荷载可以减少在粉碎过程中试块内裂缝的产生,保持试验样品和研究对象的相似性,粉碎后样品应在烤箱内保持温度105～110~C,烘烤24h或更长,以使样品完全失水维持恒重,然后在干燥器中冷却保存直到试验开始.(2)保证增,减压力的连续性和使用高精度计量方法计量微量汞体积是提高压汞仪测试水平的根本途径.(3)依据样品的疏松程度,设置合适的充汞压力,在不影响测试精度的前提下,尽量采用稍高一些的充汞压力,以尽量减少封闭间隙体积的存在.(4)粗糙程度是产生水银封闭间隙的主要原因,碳酸盐岩样品较之碎屑样品更光滑,其封闭间隙体积就要小些.此外,从试验还得知同样粗糙程度的样品;体积越大其封闭间隙体积就越大,可见样品表面粗糙程度及样品大小均与水银封闭间隙成正相关.过大过长的样品均会产生明显的触点效应,不规则的样品亦会产生额外的封闭间隙.样品要处理得尽量光滑,无伤痕,无明显缝洞.(5)密封条件对操作的影响很大,因此在操作的时候一定要保证整个操作系统的密封完全.四,结论材料的孑L隙结构特征是极其复杂的,为了研究和描述它,通常有效的试验方法是在不同的压力下将汞压入样品,测定并记录压力与对应的进汞量的变化关系,从而测出样品的孔隙结构特征,习惯称之为压汞法,完成测定任务的仪器便是压汞仪.目前国内外的压汞仪类型很多,结构各异,但其主要差别有两点:一是工作压力, 包括增减压力的方法,所用传递介质,最高工作压力,压力计量方法以及工作的连续性等;二是汞体积变化的测量方法.而保证增,减压力的连续性和使用高精度计量方法计量微量汞体积是提高压汞仪测试水平的根本途径.参考文献:[1]周花,戴李宗,董炎明.陈立富密封条件对压汞仪分析测试的影响[J].实验技术与管理,2009,6(26):42.45.[2]唐伟家,齐志强.用压汞仪测聚丙烯睛原丝微孔结构[J】.合成纤维工业,1984,1:29.31.[3]李跃,魏路线.改善压汞仪测量准确性的研究[J].国外建材科技,2004,2(25):75.77.[4]李绍芬,张宝泉,王富民评介利用压汞仪等测定介质表面分维的方法[J].基础研究论文评介,1995,1:97.99.[5]李泽田.中压压汞仪一种简单实用的多孔材料测孔设备[J].新金属材料,1979,3:29—33.[6]6张志勇,廖光伦,唐桂宾,唐勇.压汞仪数据处理中消除水银封闭间隙体积的量化方法[J].矿物岩石, 1997,3(17):49—52.【7]邵东亮,刘有芳,史永和.新型压汞仪的研制[J].石油仪器,1999,13(3):11-13.18?。
压汞方法与数据解析
<美国康塔仪器公司培训教材>压汞法应用基础摘要1921年，Washburn 首先提出了多孔固体的结构特性可以通过把非浸润的液体压入其孔中的方法来分析的观点。
在当时，Washburn假定迫使非浸润的液体进入半径为R的孔所需的最小压力P由公式P=KR确定，这里K是一个常数。
这个简单的概念就成为了现代压汞法测孔仪的理论基础，相应地压汞法成为了描述各种固体特性的一项技术。
尽管能感觉得出这一方法有其根本和实际应用上的局限性，但压汞法在未来仍将被看作是测量大孔和中孔分布的标准方法。
这是因为该项技术在长时间的应用过程中存在三个明显的优点：1原理简单；2试验速度快；3该方法的最独到之处还在于它所测定的孔半径的范围比现在正在应用的其它方法（如：气体吸附，测热量法，热注汞法等）的范围要宽阔很多。
很明显，大家希望从试验结果可以推导出尽可能多的有关结构的信息。
令人惊奇的是，现在已公开的文献上根据压汞法测得的孔分布总结出来的材料相当少。
在这里，本文就通过研究各种报导中测试颗粒的分布、颗粒间和颗粒内部的孔隙率、孔的弯曲率、渗透性、喉/孔比、分形特性和可压缩性时（通过注汞曲线及退汞曲线）的优缺点，来加强压汞数据解释和分析，作者认为做这样的工作还是很有必要的。
关键词：压汞法；孔特性；孔；颗粒目录1．介绍2．压汞法作为分析特性的一个工具2．1理论基础2．1．1滞后现象2．1．2理想孔系统的研究2．2实验研究2．2．1连续扫描与分步加压方法的对比2．2．2接触角测量2．2．3汞的纯度2．2．4空白修正2．3应用范围2．3．1样品种类2．3．2压力和孔尺寸极限2.4汞孔率的数据分析2．4．1颗粒尺寸分布2．4．1．1Mayer-Stowe(MS)理论2．4．1．2Smith-Stermer(SS)理论2．4．2孔间隙和颗粒内孔隙率2．4．3 孔的弯曲率2．4．4 渗透性2．4．5 孔喉比2．4．6 分形特性2．4．7样品的可压缩性3．结论4．致谢5．参考资料1． 绪言压汞法是研究多孔物质特性一项较好的技术（1-3）。
影响润湿性的因素与测量方法
影响润湿性的因素与测量方法概述储层表面润湿性是控制流体（油、水）在孔隙中的位置、流动性能与分布的一个主要参数。
岩心的润湿性会影响几乎所有的岩心分析测试项目，包括毛管压力、相对渗透率、水驱动态、电性质和模拟三次采油。
最精确的结果是在油藏温度和压力下，对天然状态岩心或人工恢复原来润湿与饱和状态的岩心用天然原油和水测试而得的，这些条件保证了岩心与地层条件下润湿性相同。
原来亲水的油藏岩石由于吸附极性化合物和（或）原来含于油中的有机物的沉积，润湿性会发生改变。
润湿性的改变程度取决于原油组成、矿物表面和地层水化学性质的相互作用关系。
本文综述了获得天然岩心、清洁岩心、恢复原始状态岩心的过程以及取心、保存和实验条件对润湿性的影响，同时也总结了在实验室实验中人工控制润湿性的方法。
此外，还讨论了测量岩心润湿性的各种方法。
第一部分岩石、油、水的相互作用与岩心处理对润湿性的影响一润湿性简介润湿性对岩心分析结果有非常重要的影响。
人们已经认识到，润湿性的变化将影响毛管压力、相对渗透率、水驱动态、示踪剂的分散、模拟三次采油、束缚水饱和度、（IWS）残余油饱和度（ROS）以及电性质。
对于要准确推测油藏动态的岩心分析，岩心的润湿性必须与未受破坏的油藏岩石润湿性完全相同。
由于岩心处理的许多方面都可以大大影响其润湿性，因此如何恢复（或保持）和控制岩心的润湿性是一个值得研究的重要问题。
润湿性大致可分为五种类型：（1）强亲水润湿；（2）强亲油润湿；（3）中性润湿；；（4）部分润湿（选择性润湿）（5）混合润湿。
1．水湿、油湿与中性润湿润湿性的定义为：一种流体在其它非混相流体存在条件下，在固体表面展开或粘附的趋势。
在一个岩石、油、水系统中，润湿性是岩石亲水或亲油的一种量度。
当岩石为水湿时，水具有占据小孔隙和接触大部分岩石表面的趋势。
油湿的情形则刚好相反。
根据岩石、油和水的特定的相互作用关系，系统的润湿性范围可以从强水湿到强油湿。
当岩石无论对油或对水都没有较强的优先性时，称系统为中性润湿。
压汞仪测孔隙率原理
压汞仪测孔隙率原理压汞仪是一种广泛应用于材料科学领域的实验仪器，用于测量材料的孔隙率。
其原理基于浸润力学和毛细力学。
首先，我们需要了解两个关键概念：接触角和毛细现象。
接触角是指液体与固体表面接触时形成的夹角，它决定了液体在固体表面上的分布情况。
毛细现象是指液体在细小管道内自发上升或下降的现象，这是由于管道内壁对液体的吸引力大于重力所致。
在压汞仪中，实验过程分为两个步骤：一是浸润过程，二是压缩过程。
首先进行浸润过程。
将待测样品放入密闭腔室中，在腔室内加入一定量的汞，并通过调节压力使汞填充整个样品孔隙系统。
此时，汞会进入样品孔隙系统中，并在固体表面形成一个接触角θ。
根据Young-Laplace方程（P=2σcosθ/r），可以得到汞与样品孔隙壁之间的表面张力σ值。
然后进行压缩过程。
在保持汞压力不变的情况下，逐渐减小腔室体积，使汞进一步进入样品孔隙中。
当压缩到一定程度时，汞将不再进入孔隙中，而是开始从孔隙中排出。
此时，根据毛细现象的原理，在样品孔隙中的汞将形成一个曲率半径为r的球形液滴。
根据Young-Laplace方程，可以得到液滴表面张力σ和液滴半径r之间的关系：P=2σ/r。
由于样品孔隙系统中存在多个不同大小的孔隙，因此在实验过程中需要进行多次浸润和压缩操作，并记录每次操作后所得到的汞表面张力和球形液滴半径数据。
通过对这些数据进行处理分析，可以得到样品孔隙率、平均孔径大小等相关参数。
总之，压汞仪测量材料孔隙率原理基于浸润力学和毛细力学原理，并通过对实验数据进行处理分析来得到相关参数。
材料在液体中的润湿性研究
材料在液体中的润湿性研究对于液态材料而言，润湿性是一个非常重要的性质。
润湿性好的材料可以更加容易地吸附液体，使得其在化学反应、生物实验等领域中得到广泛应用。
因此，液态材料润湿性研究也成为了当前材料科学领域的热点研究方向之一。
润湿性的基本概念在液态材料表面存在着一种被称为表面张力的作用力。
当液滴接触材料表面时，表面张力将其收缩成为一定形状。
若此时液滴能够在材料表面上均匀分布，则液态材料表现出较好的润湿性，相反则表现出较差的润湿性，液滴角度越大，则润湿性越差。
润湿性能的好坏取决于$\theta$，而这个$\theta$则可以用Cosine Law描述：$cos \theta = (F_{ad} / F_{g})$其中，$F_{ad}$代表颗粒受到表面张力吸附的力量，$F_{g}$代表颗粒重力大小。
润湿性的影响因素润湿性的大小与许多因素有关，包括液体、固体、环境等方面。
其中，最主要的液体因素是表面张力。
如果表面张力较小，液体便更容易在固体表面上形成连续的薄膜。
这需要考虑到材料表面处理，通常使用表面改性技术来降低表面能量和表面张力能量，从而促进材料的润湿性能。
润湿性的研究方法润湿性的研究可以通过联系角度测量或接触角测量来进行。
在前者的实验中，液滴放置在固体表面上，可以通过相机或放大镜来观察液滴表面的形态。
而接触角测量通过测量液体与固体表面形成的等角三角形，从而求解接触角。
润湿性的应用润湿性与广泛的应用有很大关联，其中最重要的是临界润湿状态。
临界润湿状态是指在液体与固体的交界面上，液体的形态从液体滴转变为覆盖全固体的薄膜状态，与固体表面接触并排斥气体的一种状态。
这个状态的探讨需要材料科学的基础知识，当然也用到了润湿性的相关规律。
在科学研究、工农业生产等方面，临界润湿状态有重要的应用，并可以进一步影响材料的操作性能和生产效率。
总结液体在材料表面内的润湿性研究是一项具有广泛应用与影响的研究领域。
润湿性的性质是材料重要的物理性质之一。
压汞仪实验指导书
压汞仪实验指导书1. 实验目得:混凝土就是由粗骨料、细骨料、水泥水化颗粒、未水化水泥颗粒、孔隙与裂纹等不同组分组成得水泥基复合材料,就是一种多孔得、在各尺度上多相得非均质复杂体系。
孔结构对混凝土得渗透性与强度等宏观性能有重要影响.压汞法(mｅrcuｒy iｎtrｕtiｏｎpｏrｏsｉｍetrｙ)测孔就是研究水泥基复合材料孔结构参数（如孔隙率、孔径尺寸与孔径分布）得一种广泛应用得方法，成功应用于许多关于硬化水泥浆与水泥砂浆体得研究，并取得了大量得成果,促进了混凝土材料科学得进步.本实验得目得就是了解压汞仪工作原理；掌握压汞仪操作;并学会分析所测孔结构数据.2压汞仪工作原理：通过加压使汞进入固体中,进入固体孔中得孔体积增量所需得能量等于外力所做得功,即等于处于相同热力学条件下得汞－固界面下得表面自由能.而之所以选择水银作为试验液体,就是根据固体界面行为得研究结论，当接触角大于90度时,固体不会被液体润湿。
同时研究得知，水银得接触角就是117度，故除非提供外加压力,否则混凝土不会被水银润湿，不会发生毛细管渗透现象。
因此要把水银压入毛细孔，必须对水银施加一定得压力克服毛细孔得阻力.通过试验得到一系列压力p与得到相对应得水银浸入体积V,提供了孔尺寸分布计算得基本数据，采用圆柱孔模型,根据压力与电容得变化关系计算孔体积及比表面积,依据华西堡方程计算孔径分布。
压汞试验得到得比较直接得结果就是不同孔径范围所对应得孔隙量，进一步计算得到总孔隙率、临界孔径(临界孔径对应于汞体积屈服得末端点压力.其理论基础为，材料由不同尺寸得孔隙组成，较大得孔隙之间由较小得孔隙连通，临界孔就是能将较大得孔隙连通起来得各孔得最大孔级。
根据临界孔径得概念，该表征参数可反映孔隙得连通性与渗透路径得曲折性）、平均孔径、最可几孔径（即出现几率最大得孔径)及孔结构参数等。
图1 毛细孔中汞受力情况若欲使毛细孔中得汞保持一平衡位置，必须使外界所施加得总压力P同毛细孔中水银得表面张力产生得阻力Ｐ1相等，根据平衡条件,可得公式；只有当施加得外力P≥Ps时,水银才可进入毛细孔，从而得到施加压力与孔径之间得关系式,即Washburn公式:3实验用原材料、仪器及操作步骤与注意事项：美国产PoreMastｅr—3３全自动压汞仪，天平，脱脂棉，镊子，汞,液氮，硫磺,酒精美国产PoreＭａstｅr—33全自动压汞仪主要技术指标：孔分布测定范围孔直径为950—0、0064微米；从真空到３３000psiａ可连续或步进加压。
(1+++)用压汞曲线确定油藏原始含油饱和度的方法研究
收稿日期： $’’’(’1(!作者简介： 李传亮（ ， 男， 副教授， !21$( ） $’’’ 年在中国科技大学获油气开发工程专业博士学位。
第 !" 卷
第#期
张景廉， 等： 欧亚大陆大中型油气田分布规律探讨
・)"2・
首先是将岩石抽成“ 真空” 的 $!%， 也就是说， 压汞过程中 三相物质为汞、 汞蒸汽和岩石， 在这样一个体系中， 相
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文章编号： !’’!()*+) （ $’’’ ） ’,(’-!*(’$
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（ 为庆祝《 新疆石油地质》 创刊 $’ 周年而作） 李传亮
四川 南充 !西 南 石 油 学 院 石 油 工 程 系 ，
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摘 要： 为了在储量计算中正确使用压汞曲线所确定的饱和度数值， 对压汞曲线与半渗隔板曲线的差异原因进行了分 析， 认为压汞过程中汞并不是非润湿相， 压汞曲线确定的饱和度数值并不是常规意义上的束缚水饱和度， 也不能直接 用于储量计算。为此给出了压汞曲线的饱和度校正方法。校正处理之后的数据可用于油田储量计算。 主题词： 油藏；压汞试验；压力曲线；饱和度；校正；储量计算 中图法分类号： ./)!! 文献标识码： 0
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问题的提出
饱和度是储量计算过程中的一个重要参数。 为了
确定油藏的原始含油饱和度， 通常要做大量的岩心分 析和矿场测试。即便如此， 通过各种方法求得的饱和 度数值仍不能让人信服， 争论时有发生。这就不能不 对获取饱和度的方法本身产生怀疑了。 压汞曲线， 即用压汞方法测定的岩石毛管压力曲 线， 是确定油藏原始含油饱和度的主要方法之一。但 人们通过大量的实践业已发现， 相对 于 其 它 方 法 " 如 半渗隔板法 # 而言， 用压汞曲线确定 的 原 始 含 油 饱 和 度数值普遍偏高 " 即束缚水饱和度普遍偏低 #， 这就大 大降低了压汞曲线的实用价值。这是什么原因造成 的？怎样处理压汞曲线才能凸现其应有的价值？就是
【doc】气氛及微量元素对Ag／W润湿性的影响
气氛及微量元素对Ag／W润湿性的影响第28卷第1期I992年】月金属ACTAMETALLURG/CASINICAV o__28.No】January1992]312-3t6气氛及微量元素对Ag/W润湿性的影响避～丁FI,(东南大学)'摘要用座滴法研究了Ag/W在真空?Ar?H2厦3HN2气氛F的润湿角厦其与温度的*.系并进行了表面厦界面分析结果表明气氛中的氧分是影响Ag/W润湿角的主要因素微量的Nj,Cu,cc元素可以显着提高Ag/W润湿性.使熔点附近的润湿角从69.降低至10.关键词哩,w,墨亘聪头肇旁未埔盒Ag—W电触头材料由于Ag,W不互溶,一般采用粉末液相烧结法制造.近年来发展丁熔渗法或熔搔法,即在高温下使银液在界面张力作用下渗入到预制的多孔钨骨架中.Ag—w间良好的润湿性可以缩短熔渗时间,降低熔渗温度,提高制品的致密度.然而迄今为止,报道的Ag/W润湿角的数据很不一致",对于如何改善Ag/w润湿性也少见研究.本工作旨在用座滴法研究Ag/W润湿规律以及微量添加元素对润湿性的影响.1实验方法在自制的座滴法试验装置上进行润湿试验.该装置在文献(4,5]的基础上增加了氧气和氮气保护气体输入控制系统,包括流量控制计,5A分子筛和钯A分子筛三段气体净化器.防爆装置等该系统可以抽真空至l0Pa,也可以分别输入Ar,H,,N,或任意比例的H,+N,的混和气体从而改变试验气氛.试验用Ag纯度为99.95%,切割成直径3mm,厚3mm.采用纯度为99.97%,尺寸为20×2O×3mm的纯w板作为基底,经磨平,抛光至镜面状.所有试样在丙酮中经超声波振荡清洗.试验时首先将w板置于座滴试验装置灼立式加热炉内,通过水平调节机构调整水平后,将Ag试样置于w板上,盖上带有观察孔的密封钟罩.用自动控温仪控制加热炉,升温至Ag,熔点以上温度后,用固定于装置上的长焦距照相机对试样拍照.在工具显微镜上用旋转切线法测定底片中固液相交接处的润湿角.测试精度为±2..Ag/W润湿试验分别在l0Pa真空,99.999%Ar,H2及3H2+N2混合气体四种气氛. 中进行.含H,的保护气体通过净化器时,首先经5A分子筛预脱水,再经钯A分子筛脱氧,然后经5A分子筛终脱水.这样其P可降至O.02Pa,P…可降至O.51Pa.由氧的氧化反2应AG.估算,在960～l2o0℃温度范围内,气氛的p为6,5×10-Pa.2为r探索改善润湿性的途径,将抛光后的w板分别用5wt一%Ni(NO),或CuSO溶液浸渍加热处理并烘干,作为基底进行对比试验.此外,在Ag中加入O.1wt一%数量级的ce以1991年2片1日收到初稿;1991年4月4日收到修改稿本文通讯联系^:昊申庆,副教授,南京(210018)东南大学材料科学与工程系1期吴申庆等:气氛及微量元素对Ag/W润湿性的影响Bl3考察润湿性的变化.用扫描电镜,Auger电子能谱仪以及x射线衍射物相分析仪对冷却后的样品进行表面及界面分析.2结果与分析2.1Ag,w润湿角与保温时间的关系图1表明,在两种不同温度下,润湿角0都随着保持时间T延长而下降,回归分析表明日1较严格地符合指数关系:O=aexp(一bT)+OT'式中Ⅱ,b为常数,0为某温度下稳定1t状态时的润湿角.在本试验条件下,达到设定温度3O一40min后0值一般趋于稳定,因此取此时的0值作为0.2.2温度和气氛对润湿角的影响图2可见,在不同试验气氛下,0值表现出较大差异.随着温度升高,0都以近似直线关系下降,但下降的趋势不同.估算不同气氛实验的氧分压.Oo2,在Ar和真空下为10-Pa,在裂解NH和H,中为10-Pa,按实验数据回j得出的/dT值和01㈣℃见表1.表1dO/dT,010D0℃与气氛的关系Table1EffectofatmosphereolldO/dTand0I吣.℃看来气氛对Ag/W润湿性的影响主要是通过氧分压产生的.在还原性气氛下氧分压较低时润湿角也较低.在真空和Ar气氛下试验的Ag试样冷却后易与w板分开,分开后的大部分界面光滑平整,而在还原性气氛中试验的Ag试样..m850'O2030k0TJmPmIn圈lAg/W润温角与保温时间的关系Fig1Ag/Wcontactan#e"holdingtimem芑=葶=:=采—ICCum'k,一Temp.C圈2不同气氛下Ag/W接触角与温度的关系Fig2Ag/WcoilatactangleVStemperatureinva- riousatmospheres金属28卷80署一5o:'o暑303OOI0l1Ternp'C图3添加元素的影响Fig.3Effoctofelementaddgd(a】OI3.Ag/W~oritactangle,(b)OilwettingofliquidAgtoW与w的结合较牢固,Auger电子谱分析表明,前者的w表面含有较高的氧.为进一步分析w表面的氧化情况对试验后的w表面进行x射线衍射物相分析,证明在真空条件下试验的w板表面有明显的WO2峰存在,w的最强峰CPS…=49966,而在3H2+N2条件下试验的w板衍射谱中则无w的氧化物峰,其w的最强峰CPs一=88751.经计算,真空条件下的w表面WO,厚度约3/zm.显然,w的不同程度的氧化是造成0表观值差异的主要原因.2.3添加元素对润湿性的影响Auger电子谱分析证明,用Ni(NO),或CuSO4溶液浸渍处理后的w板表面分别含有5—10at.一%Ni或2—10at.一%Cu以及微量N,S,o等元素在3H2+N2气氛下的座滴试验(图3a)表明:添加元素【人界面使Ag/W润湿角大大降低,在熔点附近从69.下降到lO.一20..在Ag中熔人微量Ce在同样条件下也使润湿角降低至23..图3a显示,三种添加元素分别使8r关系表现出不同的规律.试验中还发现,不同的添加元素使润湿发生不同的动力学过程.由图3b可见,经' Ni(NO)处理后的w板在达到熔化温度后很快使Ag液形成lO.左右的润温角,经CuSO4溶液处理过的w板,这一过程大约为8min,而Ag中加Ce的试样0缓慢下降过程长达60min.对上述冷却后的试样的觚表面进行Auger电子谱分析未发现加入的Ni,Cu,Ce等元素.对w表面除分析到Ni,Cu,O外,还分别发现N和S,但刻蚀2min和20s后,N,S分别减弱以致消失.将试样沿垂直于界面剖开,对Ag—w界面进行金相分析,未发现明显的界面层.扫描电镜,x射线能量色散谱,电子探针分析也未发现添加的Ni,Cu,Ce存在.可见促进润湿过程的元素量极微.为了弄清添加元素在润湿过程中的行为,制取了一批试样,分别增大了Ni,Cu,Ce的加入量,再进行界面分析.发现添加的Ni主要分布在界面w一侧井形成不连续的高Ni相●塑吴申庆等:气氛及微量元素对Ag/W润湿性的影响B15固4界面相扫描电镜照片F_嚷.4SEMphoto,morphologyofinterface(a)Ag/W(enrichedNi(b)Ag(ce)/W(图4a)电子探针分析表明其含量(at.一%)为:Ni39.3,W56.1,其余为Ag;加Cu的试样仍无明显的界面层,但在Ag内部出现榭枝状Ag—ou组织,含9.1at.～%Cu;而加Ce的试样在Ag内未检测到Ce,但可明显地观察到界面层(图4b),电子探针分析其成分(at.一%)为:Ag49.6,W48.5,Ce1.9.讨论3.1氧分压对Ag,w润湿性的影响钨在高温下容易氧化,对于反应w+02=WO21△G=-550614+(153.1+8.31ln—一)T(J)po2在960-1200"(7范围内,令AG=0,有PD∈(4.6×10-'.,2.9×10一)Pa在本实验的真空及Ar保护气氛下,氧分压约10-Pa,仍会发生w的氧化,而在H,及3H2+N2气氛中,因氧分压为10-Pa,低于上述范围,不会发生w的氧化.x射线衍射分析结果证实了这一点.看来实验气氛中氧分压不同可能是I起各个文献数据分歧的原因.只有在P<10'a时才能得到可靠的Ag/W润湿角数据.23.2添加元素的作用热力学分析证明,Ni(NO3)2约在300"(7分解为Ni2o3,继之为NiO,再进一步被w 还原为Ni.上述反应在实验温度下皆可进行.反应产物Ni与Ag几乎不互溶而与W形成有助于润湿的相.如果Ni的加入量较高则形成相,冷却后转变成相.CuSO的分解温度为650"(7,分解的CuO吸附于w表面进而被还原成Cu.Cu,W不互溶,但液态Cu/W润湿角为2.,几乎完垒润湿,因而微量的Cu在烧结温度下可以促进润湿过程.但是Cu在Ag中有较高的溶解度,在共晶温度(779"(7)时达8.8wt-%,因此不会在Ag—w界面上形成过渡层,而是向Ag内扩散,在含量高时形成相.界面分析发现,加入Ag中的微量Ce在试验温度下表现为界面正吸附,并可能在界面上坩^^B16金属28卷形成有助于润湿的Ag__Ag3ce共晶组织图3b表明,ce由Ag内向界面扩散,新相形成过程较为缓慢,因而润湿角需要较长时间才能达到稳定4结论(1)在试验条件下,Ag/W润湿角随保持时间延长呈指数关系下降,在30min以后趋向稳定.(2)随温度升高,0以近似直线关系下降.气氛中的氧分压对Ag/W润湿角有较大影响,在3HN2气氛中,熔点附近的润湿角为69.,而在纯H2气氛中为58..-(3)微量的Ni,Cu,Ce元素引入界面会大大促进Ag/W润湿性,其中Ni的作用最显着,使熔点附近润湿角下降至l0本文为国家教委和广州电工合金厂资助项E1.作者感谢舒光冀教授对本工作的支持参考文献ISugitaEsawaS,KawasakiK.Su.I970;20:4I72GretzRD.Sur厂&l966:4:4943FTvdrvchJ,LezanskiJ;RutkowskiWModDevPowderMetaf1.1966;7:694吴申庆,刘友鹏.金属科学与工艺,1986;5:925姜文标.划友鹏,舒光冀金属,1988;24:B1466WarrenR.JMaterfl980rl5:2489 EFFECTSOFATMOSPHEREANDTRACEELEMENTADDED0NWETTABILITYOFLIQUIDAgTOWWUShenqingZHANGDeyuan(SoutheastUniversity,Nanjing) (Manuscriptreceived1February,1991;revisedmanuscript4April,1991)' ABSTRACTThecontactaE【gleofliquidAgwithsoUdWanditstemperaturedependance wereexaminedbysessiledropmethodundervariousatmospheres,e.g.vacuum,Ar,H2and crackedNH3.TheOpartialpressureintheatmosphereisfoundtobethemajorfactor,An obv, iousimprovementonthewettabilitymaybemadebyatraceamountofNi,CuorCeadded toliquidAg.ThecontactanglenearM.P.isthenna~owedfrom69toaboutl一20deg. KEYWORDScontactangle,Ag,W,atmosphere,additiveCorrespondent:WUShenqing.associateproffessor.DepartmentofMaterialsScienceandE ngineeringSoutheastUniversity,Nanjing210018。