Sapphire là một vật liệu cứng, chống mài mòn và bền với nhiệt độ nóng chảy cao, nó trơ về mặt hóa học và có những đặc tính quang học thú vị.Vì vậy, sapphire được sử dụng cho nhiều ứng dụng công nghệ trong đó lĩnh vực công nghiệp chính là quang học và điện tử.Ngày nay, phần lớn sapphire công nghiệp được sử dụng làm chất nền cho sản xuất đèn LED và chất bán dẫn, tiếp theo là sử dụng làm cửa sổ cho đồng hồ, bộ phận điện thoại di động hoặc máy quét mã vạch, v.v. [1].Ngày nay, có nhiều phương pháp khác nhau để phát triển các tinh thể sapphire đơn lẻ, bạn có thể tìm thấy một cái nhìn tổng quan tốt, ví dụ như trong [1, 2].Tuy nhiên, ba phương pháp phát triển Quá trình Kyropoulos (KY), phương pháp trao đổi nhiệt (HEM) và tăng trưởng dựa trên màng được xác định bằng lưỡi (EFG) chiếm hơn 90% công suất sản xuất sapphire trên toàn thế giới.

Nỗ lực đầu tiên tạo ra một tinh thể tổng hợp được thực hiện vào năm 1877 đối với các tinh thể đơn ruby ​​nhỏ [2].Ngay vào năm 1926, quy trình Kyropoulos đã được phát minh.Nó hoạt động trong chân không và cho phép tạo ra những bó hoa hình trụ lớn có chất lượng rất cao.Một phương pháp phát triển sapphire thú vị khác là tăng trưởng dựa trên màng được xác định theo cạnh.Kỹ thuật EFG dựa trên một kênh mao dẫn chứa đầy chất lỏng tan chảy và cho phép phát triển các tinh thể sapphire có hình dạng như thanh, ống hoặc tấm (còn gọi là ruy băng).Ngược lại với các phương pháp này, phương pháp trao đổi nhiệt, ra đời vào cuối những năm 1960, cho phép nuôi các khối sapphire lớn bên trong một nồi nấu kim loại quay tròn theo hình dạng của nồi nấu bằng cách chiết nhiệt xác định từ đáy.Bởi vì bó sapphire dính vào chén nung khi kết thúc quá trình trưởng thành, các bó có thể bị nứt khi nguội và chén nung chỉ có thể được sử dụng một lần.
Bất kỳ công nghệ phát triển tinh thể sapphire nào trong số này đều có điểm chung là các thành phần cốt lõi – đặc biệt là nồi nấu kim loại – đều yêu cầu kim loại chịu lửa ở nhiệt độ cao.Tùy thuộc vào phương pháp trồng trọt, nồi nấu kim loại được làm bằng molypden hoặc vonfram, nhưng kim loại này cũng được sử dụng rộng rãi cho lò sưởi điện trở, gói khuôn và tấm chắn vùng nóng [1].Tuy nhiên, trong bài viết này, chúng tôi tập trung thảo luận về các chủ đề liên quan đến KY và EFG vì nồi nấu kim loại thiêu kết ép được sử dụng trong các quy trình này.
Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày các nghiên cứu và nghiên cứu đặc tính vật liệu về điều hòa bề mặt của vật liệu thiêu kết ép như molypden (Mo), vonfram (W) và hợp kim của nó (MoW).Trong phần đầu tiên, chúng tôi tập trung vào dữ liệu cơ học ở nhiệt độ cao và nhiệt độ chuyển tiếp từ dẻo sang giòn.Bổ sung cho các tính chất cơ học, chúng tôi đã nghiên cứu các tính chất vật lý nhiệt, tức là hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt.Trong phần thứ hai, chúng tôi trình bày các nghiên cứu về kỹ thuật xử lý bề mặt đặc biệt để cải thiện độ bền của nồi nấu kim loại chứa đầy alumin tan chảy.Trong phần thứ ba, chúng tôi báo cáo các phép đo góc làm ướt của alumina lỏng trên kim loại chịu lửa ở 2100 °C.Chúng tôi đã thực hiện các thí nghiệm tan chảy trên hợp kim Mo, W và MoW25 (75% trọng lượng molypden, 25% trọng lượng vonfram) và nghiên cứu sự phụ thuộc vào các điều kiện khí quyển khác nhau.Theo kết quả điều tra của chúng tôi, chúng tôi đề xuất MoW như một vật liệu thú vị trong công nghệ tăng trưởng sapphire và là một giải pháp thay thế tiềm năng cho molypden và vonfram nguyên chất.
Tính chất cơ lý nhiệt độ cao
Các phương pháp phát triển tinh thể sapphire KY và EFG sẵn sàng chiếm hơn 85% thị phần số lượng sapphire trên thế giới.Trong cả hai phương pháp, alumina lỏng được đặt trong các nồi nung thiêu kết ép, thường được làm bằng vonfram cho quy trình KY và làm bằng molypden cho quy trình EFG.Nồi nấu kim loại là bộ phận hệ thống quan trọng cho các quá trình phát triển này.Nhằm mục đích có thể giảm chi phí của nồi nấu kim loại vonfram trong quy trình KY cũng như tăng tuổi thọ của nồi nấu kim loại molypden trong quy trình EFG, chúng tôi đã sản xuất và thử nghiệm bổ sung hai hợp kim MoW, tức là MoW30 chứa 70% trọng lượng Mo và 30% trọng lượng. % W và MoW50 chứa 50% khối lượng Mo và W mỗi loại.
Đối với tất cả các nghiên cứu đặc tính vật liệu, chúng tôi đã tạo ra các thỏi Mo, MoW30, MoW50 và W. Bảng I cho thấy mật độ và kích thước hạt trung bình tương ứng với các trạng thái vật liệu ban đầu.

Bảng I: Tóm tắt các vật liệu thiêu kết ép được sử dụng để đo các tính chất cơ lý và nhiệt lý.Bảng thể hiện mật độ và kích thước hạt trung bình các trạng thái ban đầu của vật liệu

Do nồi nấu kim loại tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài nên chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm độ bền kéo phức tạp, đặc biệt ở phạm vi nhiệt độ cao từ 1000 °C đến 2100 °C.Hình 1 tóm tắt các kết quả này đối với Mo, MoW30 và MoW50 trong đó giới hạn chảy 0,2% (Rp0,2) và độ giãn dài đến đứt gãy (A) được thể hiện.Để so sánh, điểm dữ liệu của W thiêu kết ép được biểu thị ở 2100 ° C.
Đối với vonfram hòa tan rắn lý tưởng trong molypden, Rp0,2 dự kiến ​​sẽ tăng so với vật liệu Mo nguyên chất.Đối với nhiệt độ lên tới 1800 °C, cả hai hợp kim MoW đều có Rp0,2 cao hơn ít nhất 2 lần so với Mo, xem Hình 1(a).Đối với nhiệt độ cao hơn, chỉ MoW50 cho thấy Rp0,2 được cải thiện đáng kể.W được thiêu kết ép cho thấy Rp0,2 cao nhất ở 2100 ° C.Các thử nghiệm kéo cũng cho thấy A như thể hiện trên Hình 1(b).Cả hai hợp kim MoW đều cho thấy độ giãn dài rất giống nhau đối với các giá trị đứt gãy, thường bằng một nửa giá trị của Mo. A tương đối cao của vonfram ở 2100 °C có lẽ là do cấu trúc hạt mịn hơn của nó so với Mo.
Để xác định nhiệt độ chuyển tiếp dẻo sang giòn (DBTT) của hợp kim vonfram molypden thiêu kết ép, các phép đo về góc uốn cũng được tiến hành ở các nhiệt độ thử nghiệm khác nhau.Kết quả được thể hiện trong Hình 2. DBTT tăng khi hàm lượng vonfram tăng.Trong khi DBTT của Mo tương đối thấp ở khoảng 250 °C, hợp kim MoW30 và MoW50 hiển thị DBTT tương ứng khoảng 450 °C và 550 °C.

Bổ sung cho đặc tính cơ học, chúng tôi cũng nghiên cứu các tính chất vật lý nhiệt.Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) được đo bằng máy đo độ giãn thanh đẩy [3] ở phạm vi nhiệt độ lên tới 1600 ° C bằng cách sử dụng mẫu thử có chiều dài Ø5 mm và 25 mm.Các phép đo CTE được minh họa trong Hình 3. Tất cả các vật liệu đều thể hiện sự phụ thuộc rất giống nhau của CTE với nhiệt độ ngày càng tăng.Các giá trị CTE cho hợp kim MoW30 và MoW50 nằm giữa các giá trị của Mo và W. Do độ xốp còn lại của vật liệu thiêu kết ép là không liền kề và có các lỗ riêng lẻ nhỏ nên CTE thu được tương tự như các vật liệu mật độ cao như tấm và thanh [4].
Độ dẫn nhiệt của vật liệu thiêu kết ép đạt được bằng cách đo cả độ khuếch tán nhiệt và nhiệt dung riêng của mẫu có độ dày Ø12,7 mm và 3,5 mm bằng phương pháp flash laser [5, 6].Đối với các vật liệu đẳng hướng, chẳng hạn như vật liệu thiêu kết ép, nhiệt dung riêng có thể được đo bằng phương pháp tương tự.Các phép đo được thực hiện trong khoảng nhiệt độ từ 25°C đến 1000°C.Để tính toán độ dẫn nhiệt, chúng tôi sử dụng thêm mật độ vật liệu như trong Bảng I và giả sử mật độ không phụ thuộc vào nhiệt độ.Hình 4 cho thấy độ dẫn nhiệt thu được của Mo, MoW30, MoW50 và W được ép thiêu kết. Độ dẫn nhiệt

của hợp kim MoW thấp hơn 100 W/mK ở tất cả các nhiệt độ được nghiên cứu và nhỏ hơn nhiều so với molypden và vonfram nguyên chất.Ngoài ra, độ dẫn của Mo và W giảm khi nhiệt độ tăng trong khi độ dẫn của hợp kim MoW biểu thị giá trị tăng khi nhiệt độ tăng.
Lý do cho sự khác biệt này chưa được nghiên cứu trong nghiên cứu này và sẽ là một phần của các cuộc điều tra trong tương lai.Người ta biết rằng đối với kim loại, phần dẫn nhiệt chiếm ưu thế ở nhiệt độ thấp là sự đóng góp của phonon trong khi ở nhiệt độ cao, khí electron chiếm ưu thế dẫn nhiệt [7].Phonon bị ảnh hưởng bởi sự không hoàn hảo và khiếm khuyết về vật chất.Tuy nhiên, sự gia tăng độ dẫn nhiệt trong phạm vi nhiệt độ thấp không chỉ được quan sát thấy đối với hợp kim MoW mà còn đối với các vật liệu dung dịch rắn khác như vonfram-rhenium [8], trong đó sự đóng góp của electron đóng vai trò quan trọng.
Việc so sánh các tính chất cơ học và nhiệt lý cho thấy MoW là vật liệu thú vị cho các ứng dụng sapphire.Đối với nhiệt độ cao > 2000 °C, cường độ chảy cao hơn so với molypden và tuổi thọ của nồi nấu kim loại dài hơn là khả thi.Tuy nhiên, vật liệu trở nên giòn hơn và cần phải điều chỉnh việc gia công và xử lý.Độ dẫn nhiệt giảm đáng kể của MoW thiêu kết ép như trong Hình 4 cho thấy rằng các thông số tăng nhiệt và làm nguội thích hợp của lò đang phát triển có thể là cần thiết.Đặc biệt trong giai đoạn gia nhiệt, khi alumina cần được nấu chảy trong nồi nấu, nhiệt chỉ được nồi nấu vận chuyển đến nguyên liệu làm đầy thô của nó.Cần xem xét độ dẫn nhiệt giảm của MoW để tránh ứng suất nhiệt cao trong nồi nấu kim loại.Phạm vi giá trị CTE của hợp kim MoW rất thú vị trong bối cảnh phương pháp phát triển tinh thể HEM.Như đã thảo luận trong tài liệu tham khảo [9], CTE của Mo đang gây ra hiện tượng kẹp sapphire trong pha nguội.Do đó, CTE giảm của hợp kim MoW có thể là chìa khóa để tạo ra các chén nung quay có thể tái sử dụng cho quy trình HEM.
Điều hòa bề mặt của kim loại chịu lửa thiêu kết ép
Như đã thảo luận trong phần giới thiệu, nồi nấu kim loại thiêu kết ép thường được sử dụng trong các quá trình tăng trưởng tinh thể sapphire để làm nóng và giữ cho alumina nóng chảy ở nhiệt độ trên 2050 °C một chút.Một yêu cầu quan trọng đối với chất lượng tinh thể sapphire cuối cùng là giữ tạp chất và bọt khí trong quá trình tan chảy ở mức thấp nhất có thể.Các bộ phận được ép thiêu kết có độ xốp còn lại và có cấu trúc hạt mịn.Cấu trúc hạt mịn với độ xốp khép kín này rất dễ bị tổn thương do tăng cường ăn mòn kim loại, đặc biệt là do nóng chảy oxy hóa.Một vấn đề khác đối với tinh thể sapphire là các bong bóng khí nhỏ trong lớp tan chảy.Sự hình thành bọt khí được tăng cường do độ nhám bề mặt tăng lên của phần chịu lửa tiếp xúc với chất tan chảy.

Để khắc phục những vấn đề này của vật liệu thiêu kết ép, chúng tôi khai thác phương pháp xử lý bề mặt cơ học.Chúng tôi đã thử nghiệm phương pháp này bằng một dụng cụ ép trong đó thiết bị gốm đang gia công bề mặt dưới một áp suất xác định của bộ phận được ép thiêu kết [10].Ứng suất ép hiệu quả trên bề mặt tỷ lệ nghịch với bề mặt tiếp xúc của dụng cụ gốm trong quá trình điều hòa bề mặt này.Với cách xử lý này, ứng suất ép cao có thể được tác dụng cục bộ lên bề mặt vật liệu thiêu kết ép và bề mặt vật liệu bị biến dạng dẻo.Hình 5 cho thấy một ví dụ về mẫu molypden thiêu kết ép đã được xử lý bằng kỹ thuật này.
Hình 6 cho thấy một cách định tính sự phụ thuộc của ứng suất ép hiệu quả vào áp suất dụng cụ.Dữ liệu được lấy từ các phép đo dấu vết tĩnh của dụng cụ trong molypden thiêu kết ép.Dòng thể hiện sự phù hợp với dữ liệu theo mô hình của chúng tôi.

Hình 7 cho thấy các kết quả phân tích được tóm tắt về phép đo độ nhám bề mặt và độ cứng bề mặt dưới dạng hàm của áp suất dụng cụ đối với các vật liệu thiêu kết ép khác nhau được chuẩn bị dưới dạng đĩa.Như được hiển thị trong Hình 7(a), việc xử lý dẫn đến làm cứng bề mặt.Độ cứng của cả hai vật liệu được thử nghiệm Mo và MoW30 đều tăng khoảng 150%.Đối với áp suất dụng cụ cao, độ cứng không tăng thêm nữa.Hình 7(b) cho thấy có thể có các bề mặt rất nhẵn với Ra thấp tới 0,1 μm đối với Mo.Khi tăng áp lực dụng cụ, độ nhám của Mo lại tăng.Bởi vì MoW30 (và W) là vật liệu cứng hơn Mo nên giá trị Ra đạt được của MoW30 và W thường cao hơn MoW30 2-3 lần. Ngược lại với Mo, độ nhám bề mặt của W giảm do áp dụng áp suất dụng cụ cao hơn trong phạm vi tham số được thử nghiệm.
Các nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) của chúng tôi về các bề mặt được điều hòa xác nhận dữ liệu về độ nhám bề mặt, xem Hình 7(b).Như mô tả trong Hình 8(a), áp lực dụng cụ đặc biệt cao có thể dẫn đến hư hỏng bề mặt hạt và các vết nứt nhỏ.Điều hòa ở áp suất bề mặt rất cao có thể khiến hạt bị loại bỏ đều khỏi bề mặt, xem Hình 8(b).Hiệu ứng tương tự cũng có thể được quan sát thấy đối với MoW và W ở các thông số gia công nhất định.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật điều hòa bề mặt liên quan đến cấu trúc hạt bề mặt và trạng thái nhiệt độ của nó, chúng tôi đã chuẩn bị các mẫu ủ từ ba đĩa thử nghiệm Mo, MoW30 và W.

Các mẫu được xử lý trong 2 giờ ở các nhiệt độ thử nghiệm khác nhau trong khoảng 800 °C đến 2000 °C và các lát cắt vi mô được chuẩn bị để phân tích bằng kính hiển vi ánh sáng.
Hình 9 cho thấy các ví dụ về mặt cắt vi mô của molypden thiêu kết ép.Trạng thái ban đầu của bề mặt được xử lý được trình bày trong Hình 9(a).Bề mặt cho thấy một lớp gần như dày đặc trong phạm vi khoảng 200 μm.Bên dưới lớp này có thể nhìn thấy cấu trúc vật liệu điển hình với các lỗ thiêu kết, độ xốp còn lại khoảng 5 %.Độ xốp còn lại đo được trong lớp bề mặt là dưới 1%.Hình 9(b) thể hiện cấu trúc hạt sau khi ủ trong 2 giờ ở 1700°C.Độ dày của lớp bề mặt dày đặc đã tăng lên và các hạt lớn hơn đáng kể so với các hạt có thể tích không bị biến đổi bởi quá trình điều hòa bề mặt.Lớp dày đặc có hạt thô này sẽ có hiệu quả trong việc cải thiện khả năng chống rão của vật liệu.
Chúng tôi đã nghiên cứu sự phụ thuộc nhiệt độ của lớp bề mặt liên quan đến độ dày và kích thước hạt đối với các áp suất dụng cụ khác nhau.Hình 10 thể hiện các ví dụ đại diện cho độ dày lớp bề mặt của Mo và MoW30.Như được minh họa trong Hình 10(a), độ dày lớp bề mặt ban đầu phụ thuộc vào việc thiết lập công cụ gia công.Ở nhiệt độ ủ trên 800°C, độ dày lớp bề mặt của Mo bắt đầu tăng lên.Ở 2000 °C độ dày lớp đạt giá trị từ 0,3 đến 0,7 mm.Đối với MoW30, chỉ có thể quan sát thấy sự gia tăng độ dày lớp bề mặt ở nhiệt độ trên 1500 ° C như trong Hình 10(b).Tuy nhiên, ở 2000°C, độ dày lớp của MoW30 rất giống với Mo.

Giống như phân tích độ dày của lớp bề mặt, Hình 11 hiển thị dữ liệu kích thước hạt trung bình cho Mo và MoW30 được đo trong lớp bề mặt dưới dạng hàm của nhiệt độ ủ.Như có thể suy ra từ các hình vẽ, kích thước hạt – nằm trong độ không đảm bảo đo – không phụ thuộc vào việc thiết lập tham số được áp dụng.Sự tăng trưởng kích thước hạt cho thấy sự phát triển hạt bất thường của lớp bề mặt do sự biến dạng của diện tích bề mặt.Hạt molypden phát triển ở nhiệt độ thử nghiệm trên 1100°C và kích thước hạt lớn hơn gần 3 lần ở 2000°C so với kích thước hạt ban đầu.Các hạt MoW30 của lớp điều hòa bề mặt bắt đầu phát triển trên nhiệt độ 1500 ° C.Ở nhiệt độ thử nghiệm là 2000°C, kích thước hạt trung bình gấp khoảng 2 lần kích thước hạt ban đầu.
Tóm lại, các nghiên cứu của chúng tôi về kỹ thuật xử lý bề mặt cho thấy nó có thể áp dụng tốt cho hợp kim vonfram molypden thiêu kết ép.Sử dụng phương pháp này, có thể thu được các bề mặt có độ cứng tăng lên cũng như các bề mặt nhẵn có Ra dưới 0,5 μm.Đặc tính thứ hai đặc biệt có lợi cho việc giảm bọt khí.Độ xốp còn lại ở lớp bề mặt gần bằng không.Các nghiên cứu ủ và vi phẫu cho thấy có thể thu được lớp bề mặt có mật độ cao với độ dày điển hình là 500 μm.Bằng cách này, tham số gia công có thể kiểm soát độ dày lớp.Khi để vật liệu đã được điều hòa tiếp xúc với nhiệt độ cao như thường được sử dụng trong các phương pháp nuôi sapphire, lớp bề mặt trở nên thô với kích thước hạt lớn hơn 2–3 lần so với khi không gia công bề mặt.Kích thước hạt ở lớp bề mặt không phụ thuộc vào các thông số gia công.Số lượng ranh giới hạt trên bề mặt được giảm đi một cách hiệu quả.Điều này dẫn đến khả năng chống lại sự khuếch tán của các nguyên tố dọc theo ranh giới hạt cao hơn và khả năng tấn công tan chảy thấp hơn.Ngoài ra, khả năng chống rão ở nhiệt độ cao của hợp kim vonfram molypden thiêu kết ép được cải thiện.

Nghiên cứu làm ướt alumina lỏng trên kim loại chịu lửa
Việc làm ướt alumina lỏng trên molypden hoặc vonfram là mối quan tâm cơ bản trong ngành công nghiệp sapphire.Đặc biệt đối với quy trình EFG, trạng thái làm ướt alumina trong mao mạch đóng gói xác định tốc độ phát triển của thanh hoặc dải sapphire.Để hiểu tác động của vật liệu đã chọn, độ nhám bề mặt hoặc không khí xử lý, chúng tôi đã tiến hành đo góc làm ướt chi tiết [11].
Đối với các chất nền thử nghiệm đo độ ẩm có kích thước 1 x 5 x 40 mm³ được sản xuất từ ​​​​vật liệu tấm Mo, MoW25 và W.Bằng cách truyền dòng điện cao qua tấm kim loại, nhiệt độ nóng chảy của alumina là 2050 ° C có thể đạt được trong vòng nửa phút.Để đo góc, các hạt alumina nhỏ được đặt lên trên các mẫu tấm và sau đó

tan thành giọt.Một hệ thống hình ảnh tự động đã ghi lại giọt nước tan chảy như minh họa trong Hình 12. Mỗi thí nghiệm giọt nước nóng chảy cho phép đo góc làm ướt bằng cách phân tích đường viền của giọt nước, xem Hình 12(a) và đường cơ sở của chất nền thường ngay sau khi tắt thiết bị. dòng điện gia nhiệt, xem Hình 12(b).
Chúng tôi đã tiến hành đo góc làm ướt cho hai điều kiện khí quyển khác nhau, chân không ở áp suất 10-5mbar và argon ở áp suất 900 mbar.Ngoài ra, hai loại bề mặt đã được thử nghiệm, tức là bề mặt gồ ghề có Ra ~ 1 μm và bề mặt nhẵn có Ra ~ 0,1 μm.
Bảng II tóm tắt kết quả của tất cả các phép đo về góc làm ướt của Mo, MoW25 và W đối với bề mặt nhẵn.Nhìn chung, góc làm ướt của Mo nhỏ nhất so với các vật liệu khác.Điều này ngụ ý rằng alumina tan chảy làm ướt Mo tốt nhất, điều này có lợi cho kỹ thuật trồng trọt EFG.Góc làm ướt thu được của argon thấp hơn đáng kể so với góc làm ướt của chân không.Đối với các bề mặt nền thô ráp, chúng tôi nhận thấy góc làm ướt thấp hơn một cách có hệ thống.Các giá trị này thường thấp hơn khoảng 2° so với các góc cho trong Bảng II.Tuy nhiên, do độ không đảm bảo đo nên không có sự khác biệt đáng kể về góc giữa bề mặt nhẵn và bề mặt gồ ghề.

Chúng tôi cũng đo góc làm ướt đối với các áp suất khí quyển khác, tức là các giá trị trong khoảng từ 10-5 mbar đến 900 mbar.Phân tích sơ bộ cho thấy rằng đối với áp suất từ ​​10-5 mbar đến 1 mbar, phạm vi làm ướt không thay đổi.Chỉ trên 1 mbar, góc làm ướt trở nên thấp hơn so với quan sát ở 900 mbar argon (Bảng II).Bên cạnh điều kiện khí quyển, một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến đặc tính làm ướt của nhôm nóng chảy là áp suất riêng phần oxy.Các thử nghiệm của chúng tôi cho thấy rằng các tương tác hóa học giữa chất nóng chảy và chất nền kim loại xảy ra trong toàn bộ thời gian đo (thường là 1 phút).Chúng tôi nghi ngờ các quá trình hòa tan của các phân tử Al2O3 thành các thành phần oxy khác tương tác với vật liệu nền gần giọt tan chảy.Các nghiên cứu sâu hơn hiện đang được tiến hành để điều tra chi tiết hơn cả sự phụ thuộc áp suất của góc làm ướt và tương tác hóa học của sự tan chảy với kim loại chịu lửa.