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新技术:液态金属电磁悬浮控制

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于以镓、铟为基础的液态金属而言,镓、铟本身磁性很弱,很难借助交变电磁场悬浮起来,但是可以通过在合金中添加磁性材料例如铁、钴、镍、锰等增加其磁性。在高频交变电磁场的作用下,金属内部产生感应涡流,此感应电流通过焦耳效应使金属样品融化为液态,同时又使金属样品在交变电磁场中受到洛伦兹力,洛伦兹力克服重力使液态金属样品悬浮起来。

新技术:液态金属电磁悬浮控制

电磁悬浮联合液滴振荡法是近年来测量液态金属表面张力的一种高度准确的无容器方法,此方法能够使液态金属在测量过程中不与任何基底接触,从而避免了杂质、化学反应等对测量准确性的影响,是最适合于金属类的表面张力测量方法。其基本原理在于采用高频交变电磁场对液态金属提供提升力(洛伦兹力),这个提升力与重力平衡使液态金属在其平衡位置附近悬浮起来。对于以镓、铟为基础的液态金属而言,镓、铟本身磁性很弱,很难借助交变电磁场悬浮起来,但是可以通过在合金中添加磁性材料例如铁、钴、镍、锰等增加其磁性。常见的铁磁记忆合金有:Ni-Mn-Ga,Ni-Fe-Ga,Co-Ni-Ga,Ni-Co-Mn-Ga等[10]

若给处在真空室中的悬浮线圈内通入高频加热电流,电流会产生高频交变电磁场。在高频交变电磁场的作用下,金属内部产生感应涡流,此感应电流通过焦耳效应使金属样品融化为液态,同时又使金属样品在交变电磁场中受到洛伦兹力,洛伦兹力克服重力使液态金属样品悬浮起来。由于表面能的恢复作用,液态金属表面会在其平衡位置附近产生振荡效应,因此振荡的频率能够反映表面张力的大小[11,12]。电磁悬浮联合液滴振荡法能够同时提供加热和悬浮,同时又避免了液态金属样品与任何容器的接触,因此该方法具有非常高的稳定性,即使在2 000℃下也能够较为准确地测量液态金属表面张力。(www.xing528.com)

通过交变电磁场使物体悬浮起来不仅是测量表面张力的手段,同时由于其能够使金属处于一个自由的不受力的状态,从而形成完全对称的形状,因此可以精准测量其体积进而计算金属密度[13]。除此之外,由于电磁悬浮法可以同时提供加热和悬浮,因此也是研究金属热物性的一种途径。

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