静电悬浮下铌异质形核及枝晶生长

采用无容器静电悬浮实验技术,对纯度99.7％和99.95％铌材料的过冷程度和形核凝固机制进行了系统研究.通过经典形核理论分析测量和计算得到材料样品在形核和凝固过程的热物理参数和热动力学参数.实验结果统计分析表明:铌样品的最大过冷度为455.7 K,临界过冷度约为739 K.系统分析并计算得到铌样品最大概率形核过冷度、指前系数、成核活化能、固液界面自由能和关键晶核尺寸.样品的枝晶生长速度与过冷度呈幂函数关系,在过冷度454 K时,枝晶生长速度达到42.1 m/s.考虑非等温条件下界面能的各向异性对自由枝晶生长的影响,理论预测结果与实验获得实验结果一致....

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Published in中国有色金属学报（英文版） Vol. 34; no. 4; pp. 1333 - 1346
Main Authors 王艳秋, 郑福, 陆潇晓, 孙志斌
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院大学,北京 101499%中国科学院国家空间科学中心,北京 100190 2024
中国科学院国家空间科学中心,北京 100190
Subjects
枝晶生长
异质形核
nucleation solidification mechanism
dendritic growth
形核凝固机制
无容器静电悬浮
液态铌
containerless electrostatic levitation
liquid niobium
heterogeneous nucleation
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ISSN1003-6326
DOI10.1016/S1003-6326(24)66475-7

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Summary:采用无容器静电悬浮实验技术,对纯度99.7％和99.95％铌材料的过冷程度和形核凝固机制进行了系统研究.通过经典形核理论分析测量和计算得到材料样品在形核和凝固过程的热物理参数和热动力学参数.实验结果统计分析表明:铌样品的最大过冷度为455.7 K,临界过冷度约为739 K.系统分析并计算得到铌样品最大概率形核过冷度、指前系数、成核活化能、固液界面自由能和关键晶核尺寸.样品的枝晶生长速度与过冷度呈幂函数关系,在过冷度454 K时,枝晶生长速度达到42.1 m/s.考虑非等温条件下界面能的各向异性对自由枝晶生长的影响,理论预测结果与实验获得实验结果一致.
ISSN:1003-6326
DOI:10.1016/S1003-6326(24)66475-7