磁场对氧化物熔体中振荡态热毛细对流的抑制作用研究

利用高温熔体实时观察装置观察并研究了外加横向磁场对NaBi(WO₄)₂熔体中振荡态热毛细对流的影响. 当施加60 mt横向磁场时, 振荡态对流的振幅和频率均显著减小, 并且小温度梯度下的振荡态对流在磁场作用下趋于稳定. 这种磁场对振荡态对流的抑制效应可以归结为熔体中运动离子和磁场之间Lorentz力的作用. 对高温氧化物中离子电导率进行了测量, 固体中离子电导率随温度升高而增大, 而熔体的离子电导率约为2.0×10^−4·Ω^−1·cm^−1. 这表明熔体中存在一定数量的带电离子, 外加磁场对这些运动离子施加的Lorentz力使对流有序化, 从而抑制了熔体中的振荡态对流.     

NaBi(WO4)2 枝晶生长实时观察及其凝固组织研究

利用高温晶体生长实时观察装置, 观察并研究了小Prandtl数、高熔点、透明的NaBi(WO₄)₂ (NBWO)氧化物中的枝晶生长过程. 根据其动态图像及细节信息分析, 枝晶不同主干和分支之间的竞争现象以及熔体中的对流效应均存在抑制枝晶生长作用. 枝晶生长速度随时间变化, 其中主干生长速度在熔体扩散区达到最大值5.8 mm/s, 当其前沿进入对流区后, 生长速度迅速减小, 枝晶分支的生长速度变化也具有相同的规律. NBWO熔体急冷后凝固组织的EPMA-EDS分析表明, 枝晶生长不同阶段固液界面前沿熔体中存在成分偏离化学计量比现象.     

表面张力对熔体速度场的作用和理论分析

光学实时观察法晶体生长技术是研究高温熔体运动的有效手段之一。在由直径为０．２ｍｍ铂丝构成的直径为１．２５ｍｍ的圆环形坩埚中，通过电汉加热，在环圈内形成厚度为２．０ｍｍ的圆形熔液膜，该文研究了利用上述技术所测得的以表面张力为主产生的熔体速度场，并从理论上对速度场的分布给出了定量分析。     

氧化物熔体自由表面变形的实验研究

利用高温熔体实时观察装置观察和研究了Bi₁₂SiO₂₀熔体中热毛细对流从稳态向振荡态的转变过程. 稳态热毛细对流的模式由一个对流主干和两个分支组成. 当振荡态对流引发后, 对流主干的长度会随着温度的增加而增长. 对流主干和分支是熔体表面变形的表现形式. 在铂金环的两端施加了3种温度梯度: 120, 60和10K, 铂金环上温度分布的变化直接导致了熔体热毛细对流方向的变化, 从而引发了表面变形形式的改变. 通过熔体温度分布的分析发现: 表明表面变形总是形成于熔体内的低温区. 表面变形的形成是熔体产生表面回流的主要原因. 主干的振荡频率随着温度梯度的增加而增大.     

氧化物晶体的熔化热的测定

在进行晶体生长的有关理论研究时,晶体的熔化热是十分重要的数据,例如Jackson以材料的熔化熵△S对熔体生长晶体的界面形态进行分类.而△S=L/RT_M,为了求得各种材料的△S就要求有熔化热L的数据.又如,在研究晶体生长时,也需要熔化热的数据以便计     

β-BaB2O4枝蔓晶的形成机理

晶体生长实时观察中发现了BBO晶体的枝蔓晶生长习性. 根据β-BBO晶体生长熔体的激光Raman高温光谱测试的结果, 指出了β-BBO晶体的生长基元为[B₃-O₆]^3-六边环. 随着熔体过冷度的增加, 六边环上的桥氧与Ba²⁺联结构成三联、六联分子. 在低过冷度的熔体中以[B₃-O₆]^3-六边环为主. 由于不同维度的生长基元往晶体m₁{10ī0}和m₂{ī010}各面族的叠合速率是不同的, 所以晶体形态会发生变化, 而且会导致枝蔓晶的形成.     

BaB2O4单晶快速生长时的界面形态与表面台阶形貌

利用微分干涉显微镜和原子力显微镜, 分别研究了快速生长的BaB₂O₄单晶固液界面形状的演化和晶体(0001)显露面上的台阶形貌. 结果显示, 在快速生长条件下, 晶体固液界面会由平坦状向骸晶状界面转变; 而晶体表面台阶的形貌与晶体生长的方向密切相关, 沿着<1010>方向运动的台阶束构成台阶流形貌, 而沿着<0110>方向运动的台阶束则表现为台阶片段的形貌. 通过AFM分别计算了表面上不同方向排列的纳米尺度上台阶的高度, 从而估算了晶体生长构造单元的尺寸, 结果说明在快速生长时溶液过饱和场的极度不均匀性造成的构造单元尺度和台阶聚并行为的各向异性是引起台阶流形貌各向异性的主要原因.