Elektromagnetische Levitation



BERÜHRUNGSFREIES POSITIONIEREN UND PROZESSIEREN VON MATERIALIEN

 Aufnahme einer frei schwebenden Metallschmelze in einer Levitationsspule
zum Bild Aufnahme einer frei schwebenden Metallschmelze in einer Levitationsspule

Das Verfahren der elektromagnetischen Levitation bietet die Möglichkeit, metallische Schmelzen berührungslos zu prozessieren. Verunreinigungen aufgrund eines Kontaktes mit den Tiegelwänden sowie das Vorhandensein heterogener Keimstellen werden somit vermieden. Dies erlaubt Untersuchungen an oftmals sehr reaktiven Metallen bei teilweise tiefen Unterkühlungen.

Im Experiment wird eine metallische, elektrisch leitende, ca. 6-8 mm grosse Probe mit einem räumlich inhomogenen, hochfrequenten magnetischen Wechselfeld berührungsfrei positioniert und aufgrund der in ihrem Innern induzierten Wirbelströme erwärmt und unter Schutzgasatmopshäre geschmolzen. Hierbei sind Positionierung und Heizung nicht entkoppelt. Es muss daher zur Temperaturkontrolle mit einem Gasstrom gegengekühlt werden.

Wir benutzen unsere elektromagnetischen Levitationsanlagen zur berührungsfreien Messung thermophysikalischer Eigenschaften, wie Dichte, Oberflächenspannung und elektrische Leitfähigkeit. Es werden mit ihnen Erstarrungsvorgänge im Nichtgleichgewicht untersucht, wobei die unterschiedlichen Wege, welche eine unterkühlte Schmelze in feste Zustände nimmt, und die zu verschiedenen Kristallstrukturen und polykristallinen Gefüge führen, im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen. Mit unseren transportablen Anlagen, schliesslich, führen wir Streuexperimente an nationalen und internationalen Neutronen- und Synchrotronstrahlungsquellen durch. Diese tragen zur Aufklärung der atomaren Struktur und -Dynamik einer Schmelze bei.


Übersichtsartikel zum Prinzip der elektromagnetischen Levitation:

D. M. Herlach, R. F. Cochrane, I. Egry, H. J. Fecht, A. L. Greer Int. Mater. Rev. 38 (1993) 273.



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