Bestimmung der temperaturabhängigen Oberflächenspannung des Eisen-Nickel-Systems mittels elektromagnetischer Levitation

Abstract

Zusammenfassung Für das Eisen-Nickel-Legierungssystem wird die Oberflächenspannung in Abhängigkeit der Temperatur in der flüssigen Phase untersucht. Hierfür kommt an der Technischen Universität Graz (TU Graz) die Methode des oszillierenden Tropfens (engl.: oscillating drop, OD) in Kombination mit einer elektromagnetischen Levitations-Apparatur zum Einsatz. Die elektromagnetische Levitation (EML) stellt eine elegante experimentelle Methode dar, um die Oberflächenspannung und Dichte von Reinmetallen und Legierungen zu untersuchen, da sie den Anforderungen einer kontaktfreien, behältnislosen Messmethode genügt. Mittels Hochgeschwindigkeitskameras und Software zur Kantenerkennung wird das Volumen sowie ein Frequenzspektrum der Oberflächenoszillationen der Probe ermittelt. Aus den Oszillationsfrequenzen kann schließlich die Oberflächenspannung berechnet werden. Essentiell für dieses Experiment ist die Temperaturmessung, die ebenfalls kontaktlos mittels Einwellenlängen-Pyrometer durchgeführt wird, wobei eine Kalibration des Emissionsgrades bei einer Referenztemperatur, z. B. am Schmelz- oder Erstarrungsplateau erfolgt. Zusätzlich wird seit kurzem ein Zweiwellenlängen-Pyrometer im Quotientenmodus genutzt, um die Resultate der Temperaturmessung zu überprüfen. Diese Arbeit enthält aktuelle experimentelle Messergebnisse mit einer Unsicherheitsangabe nach GUM. Die ermittelten Messdaten werden, sofern verfügbar, mit bereits existierenden experimentellen Daten aus der Literatur verglichen.