表面張力系數(shù)

表面張力系數(shù)的測量

使用環(huán)、片、張力表或毛細現(xiàn)象可以測量表面張力。

人們也可以對懸著的液滴進行光學分析和測量來確定液體的表面張力系數(shù)。

下面列舉了一些測量方法：

1.毛細管上升法：簡單，將毛細管插入液體中即可測量，雖然精確度可能不高。

2.掛環(huán)法：這是測量表面張力的經典方法，它甚至可以在很難浸濕的情況下被使用。用一個初始浸在液體的環(huán)從液體中拉出一個液體膜（類似肥皂泡），同時測量提高環(huán)的高度時所需要施加的力。

3.威廉米平板法：這是一種萬能的測量方法，尤其適用于長時間測量表面張力。測量的量是一塊垂直于液面的平板在浸濕過程中所受的力。

4.旋轉滴法：用來確定界面張力，尤其適應于張力低的或非常低的范圍內。測量的值是一個處于比較密集的物態(tài)狀態(tài)下旋轉的液滴的直徑。

5.懸滴法：適用于界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。測量液滴的幾何形狀。

6.最大氣泡法：非常適用于測量表面張力隨時間的變化。測量氣泡最高的壓力。

7.滴體積法：非常適用于動態(tài)地測量界面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數(shù)量。2100433B

比例系數(shù)σ就是液體的表面張力系數(shù)，它表示液體表面相鄰兩部分間單位長度的相互牽引力。

單位是N/m。

影響因素

如果液體表面積增大ΔS，液體表面自由能增加ΔE，則表面張力系數(shù)σ等于增加單位表面積時，外力所需作的功，也可用下式表示σ=ΔE/ΔS。這說明，表面張力系數(shù)σ在數(shù)值上等于增加單位表面積時所增加的表面能，在等溫條件下能轉變?yōu)闄C械能的表面內能部分，在熱力學中稱為表面自由能。從能的角度看，表面張力系數(shù)σ就是增加單位表面時所增加的表面自由能。液體表面張力系數(shù)的性質表現(xiàn)為：1.液體不同表面張力系數(shù)不同。例如，密度小的，容易蒸發(fā)的液體表面張力系數(shù)小，如液氫和液氦；已熔化的金屬表面張力系數(shù)則很大；2.表面張力系數(shù)隨溫度的升高而減小，近似地為一線性關系；3.表面張力系數(shù)的大小還與相鄰物質的化學性質有關；4.表面張力系數(shù)還與雜質有關，加入雜質可促使液體表面張力系數(shù)增大或減小。一般說來醇、酸、醛、酮等有機物質大都是表面活性物質，比水的表面張力系數(shù)小得多。例如，在鋼液結晶時，加入少量的硼，就是為了促使液態(tài)金屬加快結晶的速度。

毛細現(xiàn)象與表面張力系數(shù)

毛細現(xiàn)象中液體上升、下降高度。h的正負表示上升或下降。

浸潤液體上升，接觸角為銳角；不浸潤液體下降，接觸角為鈍角。

上升高度h=2*表面張力系數(shù)*cos接觸角/（液體密度*重力加速度g*毛細管半徑r）。

沸騰傳熱與氣泡的產生和脫離密切相關。氣泡形成的條件是:①液體必須過熱;②要有氣化核心。這些條件是由氣泡與周圍液體的力平衡和熱平衡所決定的。根據(jù)表面張力，可算出氣泡內的蒸氣壓強

式中

前言III

1 滲透檢測基礎知識 1

1.1 滲透檢測的定義和作用1

1.2 滲透檢測的基本原理1

1.3 滲透檢測的分類2

1.4 滲透檢測操作程序2

1.5 滲透檢測的優(yōu)缺點2

1.6 表面缺陷無損檢測方法的比較3

2 滲透檢測的物理化學基礎4

2.1 自然界的三種物質形態(tài)4

2.2 表面張力與表面張力系數(shù)4

2.2.1 表面張力4

2.2.2 表面張力產生的機理6

2.3 潤濕7

2.3.1 潤濕（或不潤濕）現(xiàn)象7

2.3.2 潤濕方程與接觸角8

2.3.3 潤濕的三種方式和潤濕的四個等級8

2.4 毛細現(xiàn)象10

2.4.1 毛細現(xiàn)象10

2.4.2 毛細現(xiàn)象中的液面高度10

2.4.3 滲透檢測中的毛細現(xiàn)象13

2.5 吸附現(xiàn)象15

2.5.1 固體表面的吸附現(xiàn)象15

2.5.2 液體表面的吸附現(xiàn)象15

2.5.3 物理吸附和化學吸附16

2.5.4 滲透中的吸附現(xiàn)象16

2.6 溶解17

2.6.1 溶解現(xiàn)象及溶解度17

2.6.2 滲透劑濃度17

2.7 表面活性與表面活性劑18

2.7.1 表面活性與表面活性劑的定義18

2.7.2 表面活性劑的H. .B 值19

2.7.3 乳化作用19

2.8 滲透劑的滲透性20

2.8.1 靜態(tài)滲透參量 Static Penetration Parameter（SPP）20

2.8.2 動態(tài)滲透參量 Kinetic Penetration Parameter（KPP）21

2.9 滲透檢測的光學基礎22

2.9.1 光度量術語及單位22

2.9.2 發(fā)光23

2.9.3 紫外線24

2.9.4 人眼對光的響應24

2.9.5 對比度和可見度25

3 滲透檢測材料27

3.1 滲透劑27

3.1.1 滲透劑的分類和組成27

3.1.2 滲透劑的性能28

3.1.3 著色滲透劑31

3.1.4 熒光滲透劑32

3.1.5 特殊用途的滲透劑33

3.2 去除劑與乳化劑33

3.2.1 去除劑33

3.2.2 乳化劑34

3.2.3 溶劑去除劑35

3.3 顯像劑35

3.3.1 顯像劑的分類及組成35

3.3.2 顯像劑性能37

3.4 滲透檢測材料系統(tǒng)38

3.4.1 常見的滲透檢測材料系統(tǒng)38

3.4.2 滲透檢測材料系統(tǒng)的選擇原則38

4 滲透檢測器材40

4.1 滲透檢測裝置40

4.1.1 便攜式滲透檢測裝置40

4.1.2 固定滲透檢測裝置41

4.2 檢測場地及光源45

4.2.1 檢測場地45

4.2.2 檢測光源46

4.3 測量設備46

4.3.1 紫外線輻照計46

4.3.2 白光照度計47

4.3.3 熒光亮度計47

4.4 滲透檢測試塊48

4.4.1 A型試塊（鋁合金淬火裂紋試塊）48

4.4.2 B型試塊（不銹鋼鍍鉻試塊）49

4.4.3 C型試塊50

4.4.4 1型參考試塊51

4.4.5 2型參考試塊52

4.4.6 缺陷試件53

5 滲透檢測技術54

5.1 滲透檢測基本步驟54

5.1.1 表面準備和預清洗55

5.1.2 施加滲透劑 59

5.1.3 去除多余的滲透劑 60

5.1.4 干燥 61

5.1.5 顯像 62

5.1.6 觀察和評定 64

5.1.7 后清洗及復驗 65

5.2 缺陷顯示及裂紋檢出能力66

5.2.1 缺陷顯示66

5.2.2 裂紋檢出能力67

5.2.3 影響滲透劑滲入開口缺陷的因素67

5.3 典型滲透檢測方法68

5.3.1 水洗型滲透檢測法68

5.3.2 后乳化型滲透檢測法70

5.3.3 溶劑去除型滲透檢測法72

5.4 滲透檢測方法的選用73

5.5 滲透檢測劑系統(tǒng)的選擇原則74

5.6 滲透檢測工藝規(guī)程75

5.6.1 工藝規(guī)程的基本內容75

5.6.2 工藝規(guī)程實例76

6 檢測評定78

6.1 顯示的解釋和評定78

6.2 顯示的分類78

6.3 缺陷的評定與記錄80

6.3.1 缺陷顯示的分類80

6.3.2 缺陷的分類81

6.3.3 缺陷顯示評定的一般要求82

6.3.4 缺陷顯示記錄82

6.4 滲透檢測報告83

6.4.1 檢測報告基本內容83

6.4.2 檢測報告示例83

7 滲透檢測應用及缺陷圖譜85

7.1 焊接件85

7.1.1 坡口的滲透檢測85

7.1.2 焊接過程中的滲透檢測85

7.1.3 顯示評定86

7.1.4 典型焊接缺陷顯示圖譜87

7.2 鑄件90

7.2.1 鑄件滲透檢測的特點90

7.2.2 鑄件滲透檢測要點91

7.2.3 鋁合金鑄件的滲透檢測92

7.2.4 顯示評定92

7.2.5 典型鑄造缺陷顯示圖譜94

7.3 鍛件96

7.3.1 鍛件滲透檢測的特點96

7.3.2 鍛件滲透檢測要點97

7.3.3 奧氏體不銹鋼鍛件的滲透檢測98

7.3.4 顯示評定99

7.3.5 典型鍛件缺陷顯示圖譜99

7.4 熱處理件101

7.4.1 熱處理件滲透檢測的特點和要點101

7.4.2 淬火件滲透檢測102

7.4.3 顯示評定102

7.4.4 典型熱處理缺陷顯示圖譜102

7.5 機械加工件103

7.5.1 機械加工件滲透檢測的特點和要點103

7.5.2 精加工件滲透檢測103

7.5.3 顯示評定103

7.5.4 典型機械加工缺陷顯示圖譜104

7.6 在役件104

7.6.1 在役件滲透檢測的特點和要點104

7.6.2 鋼制在役件的滲透檢測105

7.6.3 顯示評定105

7.6.4 典型在役件缺陷顯示圖譜105

8 質量控制與安全防護106

8.1 質量控制的必要性106

8.1.1 滲透檢測人員106

8.1.2 滲透檢測材料的性能檢查107

8.1.3 滲透檢測材料系統(tǒng)的靈敏度鑒定114

8.1.4 滲透檢測材料的質量控制114

8.1.5 滲透檢測器材的質量控制116

8.1.6 滲透檢測工藝操作的質量控制117

8.2 滲透檢測安全防護119

8.2.1 防火安全119

8.2.2 衛(wèi)生安全120

9 滲透檢測試驗122

9.1 試驗1：著色滲透檢測綜合靈敏度校驗122

9.2 試驗2：焊縫著色滲透檢測122

9.3 試驗3：不同溫度下著色滲透材料性能比較123

附錄A 滲透檢測術語125

附錄B 國內外滲透檢測標準對比分析128

參考文獻1342100433B