Aufnahme einer frei schwebenden Metallschmelze in einer LevitationsspuleBERÜHRUNGSFREIES POSITIONIEREN UND PROZESSIEREN VON MATERIALIEN
Elektromagnetische Wechselfelder werden genutzt, um in einer wassergekühlten Kupferspule elektrisch leitende Proben behälterfrei, ohne Kontakt mit einem Tiegel zu prozessieren. Um Verunreinigungen zu vermeiden, befindet sich die Spule mit der Probe in einem Ultra-Hoch-Vakuum Rezipienten. Mit einem Pyrometer wird die Temperatur der Probe während dem Aufheizen, Schmelzen, Überhitzen, Unterkühlen und Erstarren kontaktlos gemessen. Wegen der vollständigen Vermeidung tiegelwand-induzierter Keimbildung werden große Unterkühlungsgrade der Schmelze erreicht, die mehr oder weniger unabhängig vom System 20 - 25 % der entsprechenden Schmelztemperatur entsprechen.
Profil
metallische Proben, ca. 5-7 mm Durchmesser, Temperatur: 800-2000 °C, Gas: He, He-H2 oder Ar, Kontrollierte Auslösung der Erstarrung,
In-situ Diagnostik:
Folgend ein typisches Temperatur-Zeit Profil eines Unterkühlungsexperiments einer levitationsunterkühlten Probe, die nach großer Unterkühlung DT = TL - TN dendritisch erstarrt. Die Dendriten fragmentieren, wenn die typische Fragmetierungszeit Dtbu (bu: engl. break up) kleiner ist, als die Plateauzeit Dtpl, während Schmelze und Festkörper im Temperaturintervall TL - TS koexistieren.
Übersichtsartikel zum Prinzip der elektromagnetischen Levitation:
D.M. Herlach, R. Willnecker and F. Gillessen Containerless undercooling of Ni Proc. 5th Europ. Symp. on Materials Sciences under Microgravity ESA SP-222 (Schloss Elmau, 1984), pp. 399 - 402