…242 北京科技大学学报 1994年No.3 内外静压差P,一P2由微孔所处的位置确定（见图3）.A处微孔的气体通过孔隙网络由压力 较低的B处逸出，当h<H,且又由于熔体的剧烈运动，熔体中存在有下列近似的关系： P-P2=pgH (2) 式中p为熔体的密度， 石墨电极馓孔的当量直径d约为10-5m数量级，微孔存在较大的毛细压力 P,=-4c/d·cos0 (3) L 图2微孔中熔体的受力平衡 图3处理过程中的电极 Fig.2 Force balance of molten material in the micropore Fig.3 Electrod in the coating process 式中σ为界面张力，9为熔体与石墨的润湿角， 粘滞阻力P,可由Poiseuille公式计算 P,=32μwL'/d2 (4) 式中4=dL/dt,μ为熔体粘度，L'为孔道深度. 将(2)~(4)式代入(1)式，整理后可得： L/t=pgHd2/16μr2-dσcos0/4ut2=K (5) L,即为浸渗层厚度，L=L'/π，t为迷宫因子.对于一定组成的熔体，在一定的操作条件下， K为一常数，即浸渗层厚度的平方与处理时间()呈正比关系. 2.2表面合金化层形成机理及动力学 高温溶体中的金属活性原子与电极表面碳原子进行界面反应生成碳化物合金薄层，而后 石墨基体碳原子通过这一合金层扩散至外表面与金属原子结合，维持碳化合物合金层的持续 生长，其中碳原子在合金层中的固相扩散是合金层生长过程的控制步骤， 由Fick第一定律，合金层中碳原子的扩散通量J为 J=-D·dC/dy (6) y=0,C=Co;y=L,C=CL-0 D为扩散系数，C。为石墨电极壁面处碳的摩尔浓度，由于高温下界面化学反应速度极快， 反应界面处碳的摩尔浓度C,趋于零·由上式可解得： J=DCo/L (7) 由于碳原子的扩散流将全部贡献于碳化物合金层的生长，所以经过dt时间碳化物层将增长 dL,其物料平衡式为： J=x/Vm·dL/dt (8) 式中Vm为碳化物的摩尔体积，x为碳化物层中碳的摩尔分数， 令(7)、(8)两式相等，积分后可得：2 4 2 北 京 科 技 大 学 学 报 1更砰 年 N 匕 . 3 内外 静压 差 尸 1一 尸: 由微孔 所处的位 置确定 (见 图 3) . A 处微 孔 的 气 体 通 过孔 隙网络 由压 力 较低的 B 处逸 出 . 当 h 《 H , 且 又 由于熔体的剧烈运动 , 熔体中存在 有下 列近 似的 关系 : P l 一 凡= P g H ( 2 ) 式 中 P 为熔体的密度 . 石 墨 电极微 孔 的 当量 直径 d 约 为 10 ” m 数量级 , 微孔 存在较 大的毛细 压力 尸 1 = 一 4 a / d · co s 泛 佣 丁 《严 > 名 ’声A ( 3 ) 圈 2 橄孔 中熔体的受力平衡 瑰 . 2 F o cr e 加肠 n ce o f m o l et n m a et ir a l i n ht e 而e r o po r e 圈 3 处理 过程 中的电极 瑰 . 3 lE ce tr d in ht e cao 6 l g p找姆已弥 式 中 6 为界 面张力 , 0 为熔体与石墨 的润湿 角 . 粘滞阻 力 凡 可 由 P o ise u il e 公式 计算 4P = 32拜u L ` / d Z 式 中 “ = d L / d t , 尸 为熔体粘度 , ’L 为孔道 深度 . 将 ( 2) 一 ( 4) 式 代入 ( l) 式 , 整 理后 可得 : L几/卜 。 。H d ’ / 16 拜T ’ 一 d o co s o / 4 拜: ’ = 凡 L , 即为浸 渗 层厚度 , L l = ’L / : , : 为迷 宫 因子 . 对于 一定组 成的熔 体 , 凡 为一常 数 , 即浸 渗层 厚度 的平方与处理 时 间 (t )呈 正 比关系 . 2 . 2 表面合金化 层形 成机理及动 力学 ( 4 ) ( 5 ) 在一 定 的操 作 条 件 下 , 高温溶体中的金 属活性 原 子与 电极表面碳原子 进行界 面反 应生成碳 化物合金 薄层 , 而 后 石 墨基 体碳 原子 通过这一 合金层 扩散至外表 面 与金 属原 子结合 , 维持碳化 合物合金层 的持续 生长 . 其中碳原 子在合金层 中的固相扩 散是 合金层 生长过程 的控制步骤 . 由 F ick 第 一定 律 , 合金 层 中碳 原子 的扩 散通量 J 为 { J = 一 D · d C / 勿 y = 0 , C = C o : y = L , C = C : ~ 0 ( 6 ) D 为 扩散 系数 , 0C 为 石 墨 电极 壁 面 处碳 的 摩 尔浓 度 , 由于 高 温 下界 面 化 学 反 应速 度 极 快 , 反应界 面 处碳 的摩尔浓 度 C : 趋于 零 . 由上式可解得 : J = D C 。 / L ( 7 ) 由于碳 原 子 的扩散 流将全部贡 献于 碳化 物合金 层的生 长 , 所 以 经 过 d t 时 间 碳 化 物层 将 增 长 d L , 其物 料平衡式 为 : J = x / Vm · d L / d t ( 8) 式 中 Vm 为碳 化物 的摩 尔体积 , x 为碳 化物层 中碳 的摩尔分 数 . 令 ( 7) 、 ( 8) 两 式相 等 , 积分后 可得 :