空间微重力条件下偏晶合金的研究

利用我国首次卫星搭载,进行了偏晶合金Zn—Pb、Al—Pb 的空间微重力下的重熔试验,研究了低于临界温度下Al—Pb 合金重熔过程中的物理规律;在临界温度之上重熔了Zn—Pb 合金,发现了Marangoni 对流对合金凝固过程的影响;在液态烧结条件下制备了均匀的粉末Zn—Pb 合金。在微重力下的研究表明:空间微重力条件对消除由于重力引起的宏观偏折和自然对流十分重要,但在重力消失后,非重力的其它因素的影响又显得格外重要。     

用电磁力模拟空间微重力效应制备二元偏晶合金

提出了一种在地面利用电磁场与金属熔体的相互作用来模拟失重效应的方法。探讨了实现准失重环境的可能性,建立了准失重模拟装置。并成功地制备了均匀的Pb-Zn二元偏晶合金样品。实验结果表明,用此方法进行微重效应模拟可消除重力造成的斯托克斯(Stokes)沉积,制备的Pb-Zn二元偏晶合金中的弥散体(Pb)分布均匀,铅粒子的形状主要为微米量级的小球。与我们在我国返回式实验卫星上搭载的Pb-Zn合金样品相比较,其弥散体的分布状况无大的差异,只是前者弥散体尺寸略大于空间样品。然而,用该方法在准失重条件下制备的样品,无论在弥散体大小和均匀程度方面都与地面普通条件下(受重力影响)的样品有本质的区别。     

空间微重力资源

本文简要地阐述了空间微重力资源对人类的深远影响;介绍了该领域的发展进程和研究方向;指出了我国在微重力工作方面的成绩和前景。     

在空间微重力下生长碲镉汞晶体

本文叙述了我国首次在空间微重力下进行的碲镉汞(MCT)晶体生长试验及一些观测结果。生长是从熔体进行的。在空间90min的加热时间内,将MCT多晶试样熔化,然后随炉冷却,最后在地面上再结晶。于是,生长出约3cm长的晶体,其表面光滑.结构致密,无孔洞,由1～3个大晶粒组成,其中单晶占74%。X射线能量色散分析(EDS)表明,其径向组分均匀性优于±0.02,其中约1cm长的一段晶体的径向组分均匀性优于±0.01。电学特性与地面上生长的样品基本相同。     

我国首次空间微重力下的材料加工试验

1987年8月5日至10日,我国首次利用返回卫星进行了空间微重力下的材料加工实验。本次试验共有12个项目,其中砷化镓单晶生长达到国际先进水平,Y-Ba-Cu高温超导材料试验则为世界首次,HgCdTe红外材料,Insb半导体材料和难混合全都取得了地面不能得到的结果。这次试验的多用途加工炉吸收了国外空间加工技术的特点,构思巧妙、效果明显.一炉多用开创空间搭载的新路子。     

钇、钡、铜氧化物超导体在微重力条件下的热处理试验研究

论述利用我国返回式卫星,在其搭载的晶体加工炉中,首次完成的钇、钡、铜氧化物超导体样品的空间热处理试验。     

微重力流体科学空间实验的分析和设想

本文通过回顾国外微重力空间实验的发展,着重分析研究发展趋向及微重力流体科学在空间材料科学中的地位。基于我们理论和地面实验工作基础,提出对微重力流体科学空间实验的一些设想。最后,我们着重说明为什么把Marangoni对流和液体桥的稳定作为近期重点跟踪课题。     

微重力条件下悬浮区中的Marangoni对流

本文研究微重力条件下悬浮区中的表面张力梯度驱动对流。采用有限元方法数值研究二维、轴对称悬浮区中的定常流动和温度分布,讨论P_r数及自由面上散热条件的影响。计算表明,P_r数(M_α数)增大时,流区大部分自由表面上温度梯度减小,流区流速较小,对流热输运较扩散效应增强。只要能维持自由面上一定的温度梯度,在较大的P_r数(M_α数)时,仍能得到收敛的定常解。     

微重力条件下铟,镉润湿行为研究

在微重力条件下,表面张力成为液体流动的主要驱动力,毛细现象更为显著。我们将铟、镉试样封装在石英试管中,在卫星自由飞行期间加热熔化井缓慢冷却后,考察铟、镉之间以及它们和石英玻璃之间的润湿行为和其他一些表面现象。分析认为:铟在地面和石英玻璃是润湿的,铟、镉是互溶的。但在微重力条件下,铟和石英玻璃不润湿,在试管中形成一小球。我们对铟球的半径、圆度作了测量,对圆度偏差及其产生原因进行了初步探讨。     

返回式卫星上的微重力水平估算

导出了近地卫星上任意部位微重力水平的表达式,分析和近似估算了利用我国返回式卫星进行首次空间材料加工试验时的微重力水平,表明是在按轨道周期变化的优于1×10~(-5)g_0的准稳态加速度上,迭加了幅度不超过2×10~(-4)g_0的随机加速度脉冲干扰。我国在1987年8月5日发射的返回式卫星上,首次搭载了一台空间晶体生长炉,在空间微重力条件下进行了以砷化镓为主的十项材料加工试验。为了对所得结果进行科学的分析,就必须知道晶体生长期间的微重力水平。本文结合卫星的实际运行参数给予了估算。     

空间材料加工所需微重力水平估算

本文从微重力定义出发,论述了微重力物理效应在流体中发生的原因,并由此把微重力物理效应分成一级和二级效应两类。建立了各类空间村料加工和微重力物理效应的联系,并分别给出发生各类微重力物理效应所需的微重力水平估算。     

空间微重力条件下碲镉汞晶体的布里支曼生长

在中国返回式卫星上进行了一台双温区空间晶体生长炉的搭载试验，成功地实现了空间微重力条件下碲镉汞晶体的布里支曼生长，取得了一些有意义的结果。文章介绍了这种晶体炉的设计和空间试验的过程；分析了回收样品的主要测试结果；并对空间材料加工装置的设计和一些相关工艺问题进行了讨论     

空间环境对InSb晶体生长的影响

为了研究太空微重力环境对InSb 晶体生长的影响,在空间进行了InSb 晶体的重熔和再结晶实验。实验结果表明,空间可以生长出结构较完整、组份均匀的高质量单晶。另外还证明了利用多用途单晶生长炉内一侧余热进行单晶生长的可行性。