1.磁懸浮熔煉 當(dāng)導(dǎo)體處于漏斗狀的線圈時(shí),線圈中的高頻梯度電磁場(chǎng)將使導(dǎo)體中產(chǎn)生與外部電磁場(chǎng)方向相反的感生電動(dòng)勢(shì),該感生電動(dòng)勢(shì)與外部電磁場(chǎng)之間的斥力與重力相抵消,使導(dǎo)體樣品懸浮在線圈中,同時(shí),樣品中的渦流使樣品加熱熔化。向樣品中吹入惰性氣體,樣品便冷卻,凝固。樣品的溫度可用非接觸法測(cè)量。磁懸浮方法的基本原理以及懸浮線圈的設(shè)計(jì)可參考有關(guān)文獻(xiàn)。由于磁懸浮熔煉時(shí)樣品周圍沒有容器壁,避免了器壁引起的非均勻形核,因而臨界冷速更低。該方法目前不僅用來(lái)研究大塊非晶合金的形成,而且廣泛用來(lái)研究金屬熔體的非平衡凝固過程中的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù),如研究合金溶液的過冷,利用枝晶間距來(lái)推算冷卻速度,均勻形核率及晶體長(zhǎng)大速率等。
2.靜電懸浮熔煉 將樣品置于水平放置的負(fù)電極板上,上面加一個(gè)同樣水平放置的正電極板。然后在正負(fù)電極板之間加上直流高壓,兩電極板間產(chǎn)生一梯度電場(chǎng)(中央具有最大電場(chǎng)強(qiáng)度),同時(shí)樣品也被充上負(fù)電荷。當(dāng)電極板間的電壓足夠高時(shí),帶負(fù)電荷的樣品在電場(chǎng)作用下將懸浮于兩電極板之間。用激光照射樣品,便可將樣品加熱熔化。停止照射,樣品便冷卻,該方法的優(yōu)點(diǎn)在于樣品的懸浮和加熱系統(tǒng)是分開的,因而樣品的冷卻速度可以很快,而在磁懸浮時(shí),樣品的懸浮與加熱是同時(shí)通過樣品中的渦流實(shí)現(xiàn)的,樣品在冷卻時(shí)也必須處于懸浮狀態(tài),所以樣品在冷卻時(shí)還必須克服懸浮渦流給樣品帶來(lái)的熱量,冷卻速度不可能很快。
3.落管技術(shù) 在真空落管中將樣品裝在下部開有小孔的石英坩堝中,當(dāng)樣品熔化時(shí),在石英管項(xiàng)部通以惰性氣體,在惰性氣體壓力的作用下,金屬液從小孔流出自由下落(不與管壁接觸),并在下落中完成凝固過程,與懸浮法相似,落管法能實(shí)現(xiàn)無(wú)器壁凝固,可用來(lái)研究非晶相的形成動(dòng)力學(xué),過冷金屬熔體的非平衡凝固過程等。
4.低熔點(diǎn)氧化物包裹 將樣品用低熔點(diǎn)的氧化物包裹起來(lái),然后置于容器中熔煉。氧化物的包裹起到兩個(gè)作用:一是用來(lái)吸取合金熔體中的雜質(zhì)顆粒,使合金純化,這類似于煉鋼時(shí)的造渣;二是將合金熔體與器壁隔離開,由于包覆物的熔點(diǎn)低于合金熔體,因而合金凝固時(shí)包覆物仍處于熔化狀態(tài),不能作為合金非均勻形核的核心。這樣,經(jīng)過熔煉,純化后冷卻,可以最大限度地避免非均勻形核。
摘自《先進(jìn)材料導(dǎo)論》