静电悬浮深过冷熔融锆形核凝固测量

采用静电悬浮无容器实验技术,对纯度99.6％Zr样品的深过冷程度和形核凝固机制进行了系统研究.结果表明:样品的临界过冷度为363.9 K(0.17Tm),熔点时的液态比热容为42.42 J/(mol·K),凝固前降温速率与过冷度的变化规律为ΔT=?1.792Rc+664.15.通过超高速摄像方法,测得样品的枝晶生长速度与过冷度呈幂函数关系,在过冷度300 K处,枝晶生长速度达到34.6 m/s.通过对上述实验数据进行基于经典成核理论的统计分析,计算得到样品在最大概率过冷度300K处(0.14Tm)的成核活化能为52.19kBT,吉布斯自由能差为1.503×108 J/m3,固液界面能为0.121 J/m2.对比发现:随着锆含量的降低,样品的最大概率过冷度、成核活化能、吉布斯自由能差和固液界面能都明显减小.