静电悬浮条件下液态锆的热物理性质与快速枝晶生长

利用静电悬浮实验技术研究Zr熔体的深过冷和枝晶生长动力学机制,并测定了液态Zr的密度、黏度和表面张力等热物理性质。结果表明:液态Zr的超过冷临界过冷度为524 K(0.25T_m),平均比热为41.03 J/(mol?K)。基于热平衡方程测定出液态Zr在1752～2315 K温度区间内的辐射率随温度升高而增大,熔点处其值为0.312。液态Zr的密度、黏度和表面张力均随温度降低呈上升趋势。同时,通过高速CCD摄像方法测得纯Zr的枝晶生长速度随过冷度以幂函数形式增大,在最大过冷度376 K(0.18T_m)处,枝晶生长速度达到48 m/s。此外对其凝固组织的研究发现,随着过冷度的增大,纯Zr的凝固组织显著细化且趋于均匀,微观硬度也随之增高。