在航空航天、核能、電子封裝及增材制造等領(lǐng)域，液態(tài)金屬與陶瓷、金屬、復(fù)合材料等基材的高溫相互作用是許多工藝（如釬焊、涂層、復(fù)合制造、液態(tài)金屬冷卻）的核心物理化學(xué)過程。這一過程的成敗，很大程度上取決于一個(gè)關(guān)鍵界面特性——潤濕性。而準(zhǔn)確評估高溫、尤其是真空或可控氣氛下的潤濕性，是一項(xiàng)復(fù)雜且至關(guān)重要的技術(shù)。為何要研究高溫真空下的液態(tài)金屬潤濕性？

在高溫真空環(huán)境中進(jìn)行測試，主要基于以下原因：

1、避免氧化：

絕大多數(shù)金屬，尤其是活性金屬（如鋁、鈦、鋯）和難熔金屬（如鉬、鎢），在高溫下極易氧化。表面形成的氧化膜會嚴(yán)重阻礙潤濕，使其無法反映金屬/基材界面的真實(shí)情況。真空環(huán)境有效去除氧氣，保證液態(tài)金屬和基材表面的潔凈。

2、模擬真實(shí)工藝條件：

許多先進(jìn)連接和涂層技術(shù)（如高溫釬焊、真空鍍膜）正是在真空或高純惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行的。在此條件下測試獲得的潤濕性數(shù)據(jù)，對工藝參數(shù)的制定具有最直接的指導(dǎo)價(jià)值。

3、研究界面反應(yīng)：

在高溫下，液態(tài)金屬與基材之間可能發(fā)生溶解、擴(kuò)散和形成金屬間化合物（IMC）等反應(yīng)。這些反應(yīng)會動(dòng)態(tài)地改變界面化學(xué)和界面能，從而顯著影響潤濕過程。真空環(huán)境確保了這些反應(yīng)不受大氣污染的干擾，使研究其本征機(jī)理成為可能。

高溫潤濕性測試遠(yuǎn)不止獲取一個(gè)最終的靜態(tài)接觸角那么簡單，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、蘊(yùn)含豐富信息的過程。

1、潤濕動(dòng)力學(xué)分析：

記錄從金屬熔化瞬間到最終平衡的整個(gè)過程中接觸角隨時(shí)間（θ-t）的變化曲線。這條曲線可以揭示潤濕的機(jī)制：

反應(yīng)性潤濕：接觸角隨時(shí)間的延長而逐漸減小，表明界面正在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，新相的形成降低了界面能，改善了潤濕性。

擴(kuò)散控制潤濕：變化速率與時(shí)間呈特定關(guān)系。

2、界面反應(yīng)與鋪展動(dòng)力學(xué)：

除了接觸角，還可以同步分析液滴基底直徑隨時(shí)間的變化，即鋪展動(dòng)力學(xué)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對樣品進(jìn)行切割、拋光和顯微分析（如SEM/EDS），直接觀察界面反應(yīng)層的形貌、厚度和成分，將最終的微觀結(jié)構(gòu)與潤濕行為相關(guān)聯(lián)，建立機(jī)理模型。

高溫真空環(huán)境下的液態(tài)金屬潤濕性測試，是連接材料科學(xué)理論與工業(yè)應(yīng)用的橋梁。它絕非簡單的角度測量，而是一個(gè)集成了ji端環(huán)境控制、先進(jìn)光學(xué)成像、精密機(jī)械設(shè)計(jì)和深度數(shù)據(jù)解析的復(fù)雜系統(tǒng)工程技術(shù)。通過揭示純凈條件下液/固界面的本征相互作用規(guī)律，它為新材料開發(fā)（如復(fù)合材料的金屬基體、新型釬料）、新工藝優(yōu)化（如3D打印的鋪粉與熔融）和重大裝備的可靠性設(shè)計(jì)（如聚變堆的液態(tài)包層）提供了科學(xué)依據(jù)和量化工具，持續(xù)推動(dòng)著制造業(yè)向前發(fā)展。