ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Методом дозированной капли исследовано растекание расплава Pb по поверхности меди. Эксперименты проводили при 450°C в вакууме и в газовой смеси He-H2. В качестве подложек использовались монокристаллы меди с ориентацией (100) и (110), а также поликристаллические образцы. Изображение профиля растекающейся капли фиксировали при помощи высокоскоростной видеосъемки. Моделирование растекания проводили методом классической молекулярной динамики (пакет программного обеспечения LAMMPS) с использованием многочастичного потенциала, полученного в рамках метода погруженного атома (EAM) [1]. Размер симуляционной ячейки составлял 115 х 115 нм. В качестве начальной конфигурации рассматривалась капля Pb сферической формы диметром 16 нм. Моделирование проводили на гранях (100), (110), or (111) медной монокристаллической пластины. По литературным данным анизотропия растекания (существенное отклонение формы линии смачивания от окружности) достаточно часто наблюдается при смачивании металлическими расплавами (например, в системах Au/Si [2] и Ag/Si [3]). Ранее нами было показано на системе Cu/Si, что это явление может быть обусловлено анизотропией растворения подложки в расплаве и при нанесении насыщенного раствора на подложку наблюдается линия смачивания в форме окружности. Цель данной работы – определить, можно ли наблюдать анизотропию растекания металлического расплава по гладкой металлической подложке в отсутствии растворения или образования интерметаллических соединений. На каждую подложку были последовательно нанесены 2 капли расплава. Первая капля была нанесена сразу после выхода системы на заданную температуру. Вторая капля была нанесена после нагрева подложки с первой каплей до 520°C в течении 10 минут и последующего охлаждения до 450 °C. Показано, что кинетика растекания существенно отличается для первой и второй капли: в случае второй капли процесс растекания завершается за 10 мс, а первая капля растекается намного медленнее (время растекания превышает 100 с). Анизотропия растекания наблюдалась только на поверхности (110) и только для первой капли. Линия смачивания принимала эллиптическую форму, вытянутую вдоль оси [100]. Во всех остальных случаях наблюдалась форма линии трехфазного контакта близкая к окружности. Интерпретация экспериментальных результатов проведена с привлечением данных молекулярно-динамического моделирования. Показано, что растекание капли сопровождается образованием пленки-прекурсора толщиной в несколько атомных слоев перед линией смачивания. На поверхностях (100) и (111) форма фронта распространения пленки-прекурсора близка к окружности, а на поверхности (110) прекурсор распространяется намного быстрее в направлении [100]. При этом форма капель на поверхности прекурсоров была близка к сферической. Работа поддержана РФФИ в рамках проекта 11-08-01244-а. Молекулярно-динамическое моделирование проводили на суперкомпьютере СКИФ-МГУ.