| 主权项 |
一种磁性材料基于临界条件在磁场中凝固取向的方法，其特征在于，采用修正的瑞利数来描述各种冷却速率下的熔体湍流程度，由修正的瑞利数来判断熔体磁场作用下的临界瑞利数，再通过临界瑞利数得到临界条件所需的磁场强度，从而获得在各种冷却速率下湍流被抑制的相对应的磁场强度，然后根据实际情况和对晶体组织的要求拟定相应的磁场强度和熔体冷却速率的技术参数的组合，实现抑制湍流，并在这过程中实现晶体各向异性能对热扰动的克服，完成晶体的取向生长，具体包括如下步骤：(1)测量熔体的物性参数，包括：运动黏度，体积膨胀系数，热扩散系数，熔体内部的温度差；(2)引入冷却速率vx对平衡凝固的冷却速率ve的相对冷却速率作为参数，用如下修正的瑞利数Ram来模拟熔体在各种冷却速率下的湍流状态： <mrow> <msup> <mi>Ra</mi> <mi>m</mi> </msup> <mo>≈</mo> <mi>Ra</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mi>x</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>e</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>其中 <mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>x</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>b</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mi>x</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>e</mi> </msub> </mfrac> <mo>×</mo> <msup> <mn>10</mn> <mrow> <mo>-</mo> <mn>6</mn> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mn>3</mn> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mi>x</mi> </msub> <msub> <mi>v</mi> <mi>e</mi> </msub> </mfrac> <mo>×</mo> <msup> <mn>10</mn> <mrow> <mo>-</mo> <mn>6</mn> </mrow> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <mi>Ra</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>gβ</mi> <msup> <mi>d</mi> <mn>3</mn> </msup> </mrow> <mi>kη</mi> </mfrac> <mi>ΔT</mi> </mrow>在上式，a＝0.25，b＝0.62，d坩埚直径，η运动黏度，β是体积膨胀系数，k是热扩散系数，ΔT是熔体内部的温度差；当磁场作用于导电熔体时，湍流和层流转换的临界瑞利数，表示如下：Rac≈π2(Ha)2，其中Ha＝Bd(σ/ρη)1/2，B＝μH是磁场强度，μ＝1，σ是电导率；当Ram＝Rac时的冷却速率和磁场强度是晶体取向的临界条件，当Ram＜Rac时，获得沿易轴取向的晶体；(3)熔化磁性材料，在熔点附近减慢加热速率以利于温度场均匀，施加静磁场强度并保温，然后在满足条件Ram＜Rac时相应的磁场强度和冷却速率下凝固直至凝固结束。 |
