RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2023

 / 

Июль

←  →

Приборы и методы исследований


Метод электромагнитной левитации как техника беcконтейнерного эксперимента

†  а, ‡  а, §  б,  в, *  в
а Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, просп. Мира 19, Екатеринбург, 620002, Российская Федерация
б Centre for Numerical Modelling and Process Analysis, University of Greenwich, London, Old Royal Naval College, Park Row, London, SE10 9LS, UK
в Otto-Schott-Institut für Materialforschung, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Löbdergraben 32 , Jena, 07743, Germany

Электромагнитная левитация является методом бесконтейнерной высокотемпературной обработки металлических, полупроводниковых и сплавных образцов. Этот метод широко применяется для исследования теплофизических и термохимических свойств жидких расплавов, а также кинетики их кристаллизации. Переменное электромагнитное поле приводит к появлению индукционного тока внутри образца, в результате возникает сила Лоренца, направленная противоположно силе гравитации. Сила Лоренца поднимает образец, который благодаря прохождению через него тока нагревается и расплавляется в левитационной камере. Приводится расчётная аналитическая модель процесса левитации образца, рассматриваются строение катушки электромагнитного левитатора и варианты её оптимизации для проведения экспериментов. Проанализирована кинетика высокоскоростного затвердевания переохлаждённых капель в камере электромагнитного левитатора.

Текст: pdf (Полный текст предоставляется по подписке)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2022.02.039159
Ключевые слова: электромагнитная левитация, тепломассоперенос, конвекция, затвердевание, дендрит, микроструктура, левитатор
PACS: 05.70.Fh, 05.70.Ln, 68.70.+w (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2022.02.039159
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2023/7/e/
001097028100005
2-s2.0-85164794205
2023PhyU...66..722T
Цитата: Торопова Л В, Александров Д В, Као Э, Реттенмайр М, Галенко П К "Метод электромагнитной левитации как техника беcконтейнерного эксперимента" УФН 193 770–782 (2023)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 25 декабря 2021, доработана: 10 февраля 2022, 14 февраля 2022

English citation: Toropova L V, Alexandrov D V, Kao A, Rettenmayr M, Galenko P K “Electromagnetic levitation method as a containerless experimental technique” Phys. Usp. 66 722–733 (2023); DOI: 10.3367/UFNe.2022.02.039159

Список литературы (78) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (1)

  1. Herlach D, Galenko P, Holland-Moritz D Metastable Solids from Undercooled Melts (Amsterdam: Elsevier, 2007); Пер. на русск. яз., Херлах Д, Галенко П, Холланд-Мориц Д Метастабильные материалы из переохлажденных расплавов (М.-Ижевск: РХД, Ин-т компьют. исслед., 2010)
  2. Lavernia E J, Srivatsan T S J. Mater. Sci. 45 287 (2010)
  3. Herlach D M, Matson D M (Eds) Solidification of Containerless Undercooled Melts (Weinheim: Wiley-VCH, 2010)
  4. Фогель А А Индукционный метод удержания жидких металлов во взвешенном состоянии (Библиотечка высокочастотника-термиста, Вып. 14) 4-е изд., перераб. и доп. (Л.: Машиностроение, 1979)
  5. King L V Proc. R. Soc. Lond. A 147 212 (1934)
  6. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Гидродинамика (М.: Наука, 1988); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M Fluid Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1987)
  7. Trinh E H Rev. Sci. Instrum. 56 2059 (1985)
  8. Ohsaka K, Trinh E H, Glicksman M E J. Cryst. Growth 106 191 (1990)
  9. Ansell S et al Phys. Rev. Lett. 78 464 (1997)
  10. Xie W-J, Wei B-B Chinese Phys. Lett. 18 68 (2001)
  11. Jackson J D Classical Electrodynamics 2nd ed. (New York: Wiley, 1975)
  12. Berry M V, Geim A K Eur. J. Phys. 18 307 (1997)
  13. Beaugnon E, Tournier R Nature 349 470 (1991)
  14. Weilert M A et al Phys. Rev. Lett. 77 4840 (1996)
  15. Rulison A J, Rhim W-K Rev. Sci. Instrum. 65 695 (1994)
  16. Felici N-J Rev. Gen. de l'Electricite 75 1145 (1966)
  17. Galenko P K, Jou D Phys. Rep. 818 1 (2019)
  18. Amaya G E, Patchett J A, Abbaschian G J Grain Refinement in Castings and Welds: Proc. of a Symp., St. Louis, Missouri, October 25-26, 1982 (Eds G J Abbaschian, S A David) (Warrendale, PA: Metallurgical Soc. AIME, 1983)
  19. Schade J, McLean A, Miller W A Undercooled Alloy Phases: Proc. of the 1986 Hume-Rothery Memorial Symp. (Warrendale, PA: Metallurgical Soc. AIME, 1987)
  20. Arpaci E Ph.D. Thesis (Berlin: Freie Univ. Berlin, 1984)
  21. Keene B J et al Metall. Trans. B 17 159 (1986)
  22. Brillo J Thermophysical Properties of Multicomponent Liquid Alloys (Berlin: De Gruyter, 2016)
  23. Egry I et al Adv. Eng. Mater. 5 819 (2003)
  24. Mohr M et al Microgravity Sci. Technol. 31 177 (2019)
  25. Hartmann H et al J. Appl. Phys. 103 073509 (2008)
  26. Alexandrov D V, Galenko P K, Toropova L V Philos. Trans. R. Soc. A 376 20170215 (2018)
  27. Toropova L V et al J. Cryst. Growth 535 125540 (2020)
  28. Alexandrov D V et al Russ. Metall. 2019 787 (2019)
  29. Чернов А А Современная кристаллография Т. 3 (М.: Наука, 1980); Пер. на англ. яз., Chernov A A Modern Crystallography (Berlin: Springer-Verlag, 1984)
  30. Федоров О П Процессы роста кристаллов: кинетика, формообразование, неоднородности (Киев: Наукова думка, 2010)
  31. Royer Z L et al J. Appl. Phys. 113 214901 (2013)
  32. Fromm E, Jehn H Br. J. Appl. Phys. 16 653 (1965)
  33. Fromm E, Jehn H Z. Met. 58 566 (1967)
  34. Sauerland S Ph.D. Thesis (Aachen, Germany: RWTH Aachen, 1993)
  35. Okress E C et al J. Appl. Phys. 23 545 (1952)
  36. Moghimi Z A, Halali M, Nusheh M Metall. Mater. Trans. B 37 997 (2006)
  37. Kermanpur A, Jafari M, Vaghayenegar M J. Mater. Process. Technol. 211 222 (2011)
  38. Funke O et al J. Cryst. Growth 297 211 (2006)
  39. Binder S, Galenko P K, Herlach D M Philos. Mag. Lett. 93 608 (2013)
  40. Reinartz M, Galenko P K https://archive.org/details/droplet-processed-in-eml
  41. Shuleshova O et al Europhys. Lett. 86 36002 (2009)
  42. Shuleshova O et al Int. J. Cast Met. Res. 22 286 (2013)
  43. Greer A L, Assadi H Mater. Sci. Eng. A 226-228 133 (1997)
  44. Hartmann H et al Europhys. Lett. 87 40007 (2009)
  45. Boettinger W J, Aziz M J Acta Metall. 37 3379 (1989)
  46. Чернов А А ЖЭТФ 53 2090 (1967); Chernov A A Sov. Phys. JETP 26 1182 (1968)
  47. Galenko P K et al Philos. Trans. R. Soc. A 376 20170207 (2018)
  48. Kui H W, Greer A L, Turnbull D Appl. Phys. Lett. 45 615 (1984)
  49. Gillessen F, Herlach D M Mater. Sci. Eng. 97 147 (1988)
  50. Turnbull D J. Appl. Phys. 21 1022 (1950)
  51. Turnbull D Contemp. Phys. 10 473 (1969)
  52. Galenko P K et al Philos. Trans. R. Soc. A 377 20180205 (2019)
  53. Galenko P K et al J. Cryst. Growth 532 125411 (2020)
  54. Kharanzhevskiy E V et al Philos. Trans. R. Soc. A 380 20200321 (2022)
  55. Flemings M C "Levitation observation of dendrite evolution in steel ternary alloy rapid solidification (LODESTARS)" NASA Science Requirement Document LODESTARS-RQMT-0001 (Washington, DC: NASA, 2003)
  56. Matson D M, Hyers R W, Volkmann Th J. Jpn. Soc. Microgravity Appl. 27 (4) 238 (2010)
  57. Hyers R W Solidification of Containerless Undercooled Melts (Eds D M Herlach, D M Matson) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012) p. 31
  58. Meister T et al Control Eng. Pract. 11 (2) 117 (2003)
  59. Bojarevich V, Kao A, Pericleous K Solidification of Containerless Undercooled Melts (Eds D M Herlach, D M Matson) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012) p. 321
  60. Galenko P K et al Mater. Sci. Eng. A 375-377 488 (2004)
  61. Александров Д В, Галенко П К УФН 184 833 (2014); Alexandrov D V, Galenko P K Phys. Usp. 57 771 (2014)
  62. Alexandrov D V, Galenko P K Philos. Trans. R. Soc. A 379 20200325 (2021)
  63. Subhedar A, Galenko P K, Varnik F Philos. Trans. R. Soc. A 378 20190540 (2020)
  64. Toropova L V, Alexandrov D V, Galenko P K Math. Meth. Appl. Sci. 44 12139 (2021)
  65. Alexandrov D V et al J. Phys. Condens. Matter 33 443002 (2021)
  66. Kao A et al JOM 72 3123 (2020)
  67. Tong X et al Phys. Rev. E 63 061601 (2001)
  68. Galenko P K et al Solidification and Crystallization (Ed. D M Herlach) (Weinheim: Wiley-VCH, 2004)
  69. Ramirez J C, Beckermann C Acta Mater. 53 1721 (2005)
  70. Jeong J-H, Goldenfeld N, Dantzig J A Phys. Rev. E 64 041602 (2001)
  71. Galenko P K et al Computational Modeling and Simulation of Materials III. Proc. of the 3rd Intern. Conf., Acireale, Sicily, Italy, May 30-June 4, 2004 Pt. B (Eds P Vincenzini, A Lami, F Zerbetto) (Faenza: Techna Group, 2004) p. 565
  72. Galenko P K et al Acta Mater. 55 6834 (2007)
  73. Galenko P K et al Acta Mater. 57 6166 (2009)
  74. Gao J et al J. Cryst. Growth 471 66 (2017)
  75. Kao A http://archive.org/details/droplet-enthalpy-method
  76. Gao J et al Solidification of Containerless Undercooled Melts (Eds D M Herlach, D M Matson) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012)
  77. Gao J et al Acta Mater. 103 184 (2016)
  78. Herlach D M Solidification of Containerless Undercooled Melts (Eds D M Herlach, D.M Matson) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение