 Material Sciences 材料科学, 2012, 2, 110-116 http://dx.doi.org/10.12677/ms.2012.23020 Published Online July 2012 (http://www.hanspub.org/journal/ms) Preparation of Metallic Functional Materials in Electromagnetic Levitation Cold Crucible Technique Zhaohui Ma1, Ti anya Tan1, Qingfeng Yan 2, Qiang Li2* 1College of Physics, Liaoning University, Shenyang 2Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing Email: *qiangli@mail.tsinghua.edu.cn Received: Mar. 2nd, 2012; revised: Mar. 25th, 2012; accepted: Apr. 1st, 2012 Abstract: As a novel technology, electromagnetic levitation cold crucible technique gets more and more popular in high melting alloys synthesis, high purity materials purification and even single crystal growth for its non-contamina- tion and high temperature resistance performances. In this paper, an overview of the principle and development of this technique was given. Current researches on synthesis and crystal growth of metallic functional materials were summa- rized. And its prospective applications in materials preparations were also discussed. Keywords: Electromagnetic Levitation Cold Crucible; Alloy Synthesis; Crystal Growth 磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 马朝晖 1，谭天亚 1，严清峰 2，李 强2* 1辽宁大学物理学院，沈阳 2清华大学化学系，北京 Email: *qiangli@mail.tsinghua.edu.cn 收稿日期：2012 年3月2日；修回日期：2012年3月25 日；录用日期：2012 年4月1日 摘 要：磁悬浮冷坩埚技术以其无污染、高熔炼温度等特点在制备特种金属功能材料领域有广泛的应用。本文 介绍了磁悬浮冷坩埚技术的原理和发展历程，重点讨论了该技术在特种功能合金熔炼和晶体生长方面的应用， 分析了该技术未来在其它材料制备领域应用的可行性。 关键词：磁悬浮冷坩埚；合金熔炼；晶体生长 1. 引言 常规的金属熔炼和熔体法晶体生长大多需要通 过选用适合的坩埚材料，解决在制备高熔点、高纯度 和高活泼性金属材料时，容易出现的污染和组分不均 等问题。磁悬浮冷坩埚技术(Electromagnetic Levitation Cold Crucible，简称 ELCC)以其熔炼温度高，无坩埚 接触和无熔体污染等特点常被看作解决上述问题的 最佳选择[1]。 通常情况下，冷坩埚是利用具有良好导电导热性 的金属铜制成的，坩埚内部有冷却水通道。在工作过 程中，冷却水在坩埚内流动带走大量的热量，以降低 坩埚的温度，防止坩埚熔化。最早的冷坩埚是由 Bolton[2]在1905 年开发的。相比之下，磁悬浮技术的 起源则可以追溯到上世纪 20 年代，德国的 Muck[3]首 先提出了用电磁力使材料与容器分离的设想。直到 1952 年，美国的Okress[4]首次将磁悬浮熔炼从理论推 向实践。之后磁悬浮技术和冷坩埚技术的结合使用， 为材料制备技术的发展提供了新的机会。目前 ELCC 技术在制备高纯、高熔点、高活性材料方面已有着广 泛的应用。 *通讯作者。 Copyright © 2012 Hanspub 110  磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 2. 磁悬浮冷坩埚技术的原理 ELCC 设备(图1)主要包括水冷坩埚、射频电源、 射频线圈、气氛控制系统，有时还会根据需要配有凝 固或者成型装置。与传统熔炼方法相比，ELCC 的主 要特点包括：1) 加热温度不受坩埚材料限制，可以达 到2000℃以上。2) 熔体与坩埚完全分离，避免了熔 炼过程中坩埚材料带来的污染。通过磁力搅拌产生的 对流作用，还可以在高温下有效地去除熔体表面漂浮 的氧化物等杂质，非常适合于高纯金属材料与合金的 熔炼与合成[5]。3) 不需要附加搅拌设备，在电磁力作 用下熔体可以被充分的搅拌[6]，有利于提高熔炼材料 的组分均匀性。4) 材料可以在不同气氛中制备，如： 还原气体、惰性气体、真空等。 ELCC 工作时，射频电流通过线圈在空间产生交 变的磁场，而特殊的坩埚形状设计会产生磁场增强 效。原料表面在磁场作用下产生感应电流，进而通过 与自身阻抗作用而发热熔化。同时，磁场会对熔体产 生向上的浮力，从而实现熔体与坩埚的完全分离。此 外，交变磁场还会给熔体带来搅拌力，使熔体内部产 生旋转对流，改善熔体的组分均匀性。悬浮熔炼时升 温要快，因为坩埚与熔炼材料之间温差很大。冷坩埚 在工作中表面温度一般不高于 100℃，而原料温度会 不断升高。如果升温速度慢，大量热量会被冷却水带 走，使原料发热和坩埚散热达到平衡，导致悬浮熔炼 失败。 对于 ELCC 的理论研究主要集中于坩埚中磁场的 分布、熔体受到的悬浮力和搅拌力的大小、熔体的形 态与稳定性等方面。Fromm 和Jehn[7]将射频线圈视作 理想线圈进行了详细的近似计算，并设计对照实验， 对不同位置的电磁强度进行了测量。随后，Homels Figure 1. The schematic of ELCC 图1. 磁悬浮冷坩埚示意图 等[8]对圈沿轴产生的实际磁场进行分析，并依照此模 型对悬浮熔体的稳定性进行了讨论。由于射频交变磁 场下产生的感应电流有强烈的“趋肤效应”。为进一 步探讨悬浮熔体的性质，Snedy 等[9]用动力学模型对 熔体进行了详细的分析和计算，并探讨了熔体的形 状、表面受力情况以及内部对流方式的影响因素。 Bratz 等[10]和Egry等[11]分别研究了悬浮熔体的多种性 质，后者还通过不同的合金实验，对悬浮熔体的热学 性质进行了系统地探讨。Herlarch 等[12]和Lofoler[13] 对双频电磁悬浮系统进行了探索，这种系统克服了单 频悬浮系统悬浮力有限和温度控制较难的缺点。上述 研究对进一步理解高温熔体的传热、传质现象具有重 要的指导意义。许多研究结果被用于对磁悬浮冷坩埚 结构、线圈形状以及电源特性的优化设计和改进，有 效提高 ELCC 的综合性能。 在20 世纪70 年代，Hukin[14]设计了一种全新的磁 悬浮冷坩埚(图2)。坩埚为纯铜结构，在垂直方向分为 16 个相互独立的分瓣。这种结构可以大大提高作用在 原料上的磁场强度，提高感应磁场的加热效率和悬浮 力。如图 3所示，工作时坩埚分瓣中会产生和射频 Figure 2. The structure of ELCC designed by Hukin[14] 图2. Hukin设计的磁悬浮冷坩埚结构[14] Figure 3. The operating principle of Hukin’s crucible 图3. Hukin坩埚工作原理 Copyright © 2012 Hanspub 111  磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 线圈瞬态电流方向相反的电流。由于相邻分瓣的截面 上电流方向也相反，使各个分瓣的产生的磁场方向相 同。由于环状效应所致使还会在冷坩埚内形成一个强 化的磁场[15]。此时熔体中的瞬时电流与分瓣中的电流 相反，所以他们产生的磁场方向相反。于是熔体受到 坩埚的排斥力作用，这种力竖直方向的分力提供熔体 的悬浮力，水平方向分力使熔体在空间中形成稳定的 形状。 针对不同的熔炼对象，冷坩埚的结构需要根据使 用条件进行适当的调整，射频电源的频率及原料的电 阻率和密度等都是必要的参考因素。当所需熔炼的原 料较多时，应该适当地提高电源工作频率，从而产生 较大的悬浮力，而在提高电源频率的同时作用在熔体 上的有效磁场强度会降低。此时需要增加坩埚的分瓣 数以提高作用在熔体上的有限磁感应强度。邓课题组 [16]通过系统地计算和测量，推算出射频电源的工作频 率与磁悬浮冷坩埚设计最佳分瓣数之间的对应关系 (见表 1)。如果增加分瓣之间的间隙大小，可以提高作 用到熔体上的磁感应强度；但间隙过大时极易导致漏 料。坩埚的大小和壁厚的设计也需要考虑与所熔炼材 料的性质相匹配。总的来看，冷坩埚的结构设计与优 化一直是这一领域研究的热点问题。 3. 磁悬浮冷坩埚技术的应用 近年来，ELCC技术在材料研究与制备方面显示 出巨大的潜力，特别是在高熔点、高纯度、高活泼性 金属与合金的熔炼、提纯和晶体生长等方面发挥着越 来越大的作用。 3.1. 合金的熔炼 高温下氧化物坩埚常会导致熔体污染，而石墨坩 埚也会引入碳杂质。为了解决这一难题，Okress[4]尝 试采用 ELCC 技术熔炼了 Al、Fe、Ni、Ti 等金属单质 并获得成功。之后人们开始借鉴这一方法，并用于熔 炼Ta、Mo、Co、Zr、Th、U以及稀土金属等。目前 ELCC 研究重点集中于特种功能合金的制备。 Table 1. Relation between applied frequency and split numbers[16] 表1. 电源频率与坩埚分瓣数的关系[16] 频率(kHz) f < 10 10 < f < 100 f > 100 冷坩埚分瓣数 4~8 8~12 16~20 Ti-Al 合金具有高比强、高比刚、耐高温及抗氧 化等优良性能，这使其在航空、航天、机械、能源等 方面有广泛的应用前景。Ti-Al 合金的力学性能受杂 质影响很大，并且液态合金非常活泼，几乎能与所有 的铸型材料反应。而使用 ELCC 熔炼时，杂质含量只 取决于原料杂质含量，这就为提高该合金性能提供了 有利的条件。ELCC 的优势还在于可以使用金属单质 作为原料一步合成所需材料，避免多次熔炼造成的污 染。生产当中，通常使用铸造方法以获得尺寸足够大 的合金。如何控制合金中的化学成分、凝固组织以及 如何提高合金铸锭的性能成为了 ELCC 熔炼技术的研 究重点。为了研究 ELCC 熔炼铸锭的金像结构，黄等 [17]用ELCC 熔炼了重达 15 kg的含有 Nb、W、B的 Ti-Al 合金铸锭。分析发现该铸锭无明显微观缺陷， 但在冒口处出现了显微疏松结构。这使由于铸锭冷却 是沿热传导方向沿先后顺序凝固，而冒口处由于收缩 率较大金属液不能及时补充。虽然 ELCC 在熔炼较大 铸锭时会出现一些典型铸造缺陷，但是该方法仍然是 熔炼某些特种合金的最佳选择。 使用传统方法熔炼高熔点金属与合金的过程中， 由于组分分凝系数的影响，常导致合金的组分偏离。 相比之下，ELCC 在熔炼过程中熔体自身的磁悬浮力 的搅拌作用，可以有效地均化熔体的组分，改善合金 的偏析程度。Ti-Ta 合金是一种综合性能优异的生物医 用材料。研究发现：α相和 α + β相的 Ti-Ta 合金的弹 性模量均比骨骼大，而β相Ti-Ta合金具有和天然骨 骼相似的弹性模量。同时它还具有良好的力学性能、 生物相容性以及较低的生物毒性，因而是天然骨骼的 最佳替代材料。该系合金而已成为重要的生物医用材 料研究的热点。然而，Ti 和Ta 都是比较活泼的金属， Ta 熔点近 3000℃，采用传统方法熔炼，较难得到单 一的 β相Ti-Ta 合金。Morita 等[18]采用双频 ELCC技 术(图4)，成功地控制了所制备Ti-Ta 合金结构。具体 做法是：首先调节射频电源的输出功率，使原料熔化 并混合均匀；然后关闭电源，使熔体落入坩埚底部并 迅速凝固。结果表明这种熔炼方式可以避免组分分凝 并得到组分均匀的 Ti-Ta 合金。这是以金属单质为原 料，采用一次熔炼法直接合成组分均匀的 Ti-Ta 合金 的有益尝试，为β-Ti 基生物合金的研究奠定了重要实 验基础。Gordin 等[19]采用 ELCC技术对不同比例 Copyright © 2012 Hanspub 112  磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 Figure 4. Double frequencies ELCC system[18] 图4. 双频 ELCC 系统[18] 的Ti-Ta 合金合成进行了更加深入地研究。结果显示： 合金中 Ta 含量大于65%时，可形成单一的 β相。同 时，用这一技术制备的 Ti-30Ta 合金的屈服强度和显 微硬度可以与传统的Ti-6Al-4V 相媲美。 ELCC 配以适当的凝固技术，可以显著地提高铸 锭生产效率并且提高合金的性能。图 5是一种以 ELCC 为核心的连铸系统。采用这一系统，不仅可以 使熔炼好的合金以一定的形状凝固，还可以在熔炼的 过程中连续不断地补充新的原料。Vo s s等[20]使用该系 统制备出Nb(Fe, Al)2、NbCo2、Nb(Co, Al)2等Nb基 Laves 相柱状合金。Matsugi 等[21,22]使用类似的系统对 Ti-Ni 合金的合成进行了系统研究。 近年来，国际上能源危机日益加重，因此 La-Mg-Ni 系储氢合金受到研究者的广泛关注。这种新 型合金的气态可逆贮氢容量高达 1.8%(H/M)，电化学 放电较传统的 La-Ni 系AB5型合金高出近 30%。 Figure 5. ELCC continuous casting system[20] 图5. 磁悬浮冷坩埚连铸系统[20] 研究发现：ELCC 技术同样是熔炼该类合金的最有效 手段之一。采用这一技术，可以有效控制杂质含量， 均化合金组分。周等[23]采用 ELCC 技术熔炼了A2B7 型La-Mg-Ni系储氢合金，尝试用Nd 代替 La 以改善 合金电极的循环稳定性。李等[24]采用类似的方法，在 熔炼 La-Mg-Ni 系AB2型储氢合金研究中获得成功。 成分更为复杂的合金如 La0.7Pr0.15Nd0.05Mg 0.3Ni3.3−xCo0.2 Al0.1(Co0.75Mn0.25)x [25]也可以采用 ELCC技术来熔炼。 3.2. 金属单晶材料的生长 提拉法是一种传统的单晶制备方法，ELCC 配合提 拉法非常适合生长特种合金的单晶。用此方法可以生 长高熔点、高活性的金属的单晶，同时保证单晶中较 低的杂质含量。原料熔化后表面呈现球形 或者椭球形， 熔渣会在表面张力作用下转移到坩埚底部，不会对晶 体生长产生不利影响[26]。同时易挥发的杂质也能被蒸 馏出熔体。通过这种自净化作用可以得到比原料纯度 更高的晶体产品。但是由于一般情况下单晶生长时间 较长，饱和蒸气压较高的组分挥发严重，如：Al 、稀 土元素等，所以配料时需要适当增加易挥 发组分比例。 Nd-Fe-B是第三代高性能永磁合金，其磁能积大 大超过传统的同类材料。Nd2Fe14B的主晶相具有四方 结构，是单轴各向异性的铁磁体。由于合金磁性极易 受杂质含量的影响，因此，控制合金纯度和制备特定 取向的 Nd2Fe14B单晶具有重要的理论价值。然而，由 于稀土金属在高温下会与氧化物坩埚或者金属坩埚 发生反应，并直接影响制备合金的结构与性能。氮化 硼坩埚在理论上是可以使用的，但氮化硼制备困难经 常会含有杂质，实际当中所使用的氮化硼坩埚也难以 满足要求。此时ELCC 成为生长该晶体的最佳选择， 这得益于无坩埚接触避免了污染问题，并且 Nd2Fe14B 的导电性能适合使用感应加热。孙等[27]采用提拉法结 合ELCC 技术，在国际上首次生长出大尺寸Nd 2Fe14B 单晶(见图 6)，并且获得了较好的综合性能。这些研究 对极大推动了Nd-Fe-B 的性能研究，同时也为我国在 相关领域引入ELCC 技术奠定了良好的实验基础。 上世纪 70 年代，Palmer 等[28]尝试用ELCC 技术 对含稀土合金进行研究。进一步的探索发现：含稀土 的立方 RFe2金属间化合物 Tb-Dy-Fe(Terfenol-D)是一 种具有优异磁致伸缩性能的材料。然而，由于磁致 Copyright © 2012 Hanspub 113  磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 Figure 6. (a) Cold crucible of Sun’s group; (b) Nd-Fe-B single crystal[27] 图6. (a) 孙课题组使用的冷坩埚；(b) Nd-Fe-B单晶[27] 伸缩效应具有各向异性，在特定方向上才有最大的磁 致伸缩系数[29]，所以该材料的单晶有更好的实际应用 价值。为了制备能满足使用要求的晶体，李课题组[30] 设计了一种采用提拉法生长大尺寸Tb-Dy-Fe 单晶的 ELCC 系统(见图 7)。利用该系统成功生长出Φ15 × 200 mm 向为<112>的Tb0.27Dy0.73Fe2单晶。在生长过程中 发现，因考虑到挥发而过量添加的稀土元素可能在生 长过程中在熔体表面析出而凝结成壳。这种现象非常 不利于单晶生长，实验当中要尽量避免。他们还尝试 以掺杂 Mn 的方法来提高磁致伸缩性能[31]。研究发现： 适量掺杂 Mn 不但可以改善单晶的磁致伸缩性能和居 里温度，而且有利于提高晶体生长速度和晶体质量。 吴等[32]用提拉法结合 ELCC技术生长出<111>取向的 Tb0.27Dy0.73Fe2单晶。陈等[33]也使用同一方法生长出 <111>取向单晶，并测出该取向单晶的磁致伸缩系数 在无外加压力时为λS = 1640 ppm；在 24 MPa压力下 为λS = 2375 ppm。 Ni2MnGa 系列合金是已知的唯一同时具有热弹 性马氏体相变和铁磁性的Heusler 合金。此类合金具 有L21 结构的高温相，其马氏体相变温度在室温附近。 这使其有望在声呐、微位移制动器和微波器件等领域 具有广阔的应用前景。陈等[34]采用提拉法结合 ELCC 技术生长出 Ni52Mn24Ga24 单晶，观察了在马氏体相变 Figure 7. (a) ELCC system design by Li’s group[29]; (b) Large Tb-Dy-Fe single crystal 图7. (a) 李课题组设计的 ELCC 设备[29]；(b) 大尺寸 Tb-Dy-Fe 单 晶 和反马氏体相变时晶体的结构变化，以及外加磁场对 相变的影响。崔等[35,36]利用相同技术生长出[001]取向 的Ni52Mn16.4Fe8Ga23.6 单晶，并证实这种晶体的最大磁 应变方向为[001]方向。武等[37]用此方法生长了[0 01] 方向的 Ni46Mn35Ga19 单晶，其自发相变的应变量高达 –0.89%，磁增强的相变应变量高达–1.90%。 β相Ni-Al 是一种高温形状记忆合金，其形状记 忆效应来源于β(B2)相到 β’(L10)相热弹性马氏体相变， 其相变温度随着组分变化而变化[38]。宋等[39,40]采用提 拉法 ELCC 技术对 Ni-Al 合金的单晶生长和组分控制 进行了研究，并尝试利用退火提高Ni-Al 合金的的延 展性和断裂韧性。张等[41]成功地制备出 Φ40 × 250 mm 的Ni-Al 合金的单晶(如图 8)。研究表明：较高的过冷 度有利于 β相的形成，随着Ni 含量的提高，合金凝 固时释放出的结晶潜热也会相应增加。所以，当生长 Ni 含量较高的合金时，要提高提拉速度和旋转速度。 Figure 8. Ni-Al single crystal[40] 图8. Ni-Al单晶[40] Copyright © 2012 Hanspub 114  磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 4. 结语 ELCC 技术以其熔体无接触、无污染和熔炼温度 高等特点，在熔炼高纯度、高熔点和高活泼性金属材 料领域有着极其广泛的应用前景。结合连铸和提拉法 等技术，可以在制备特种金属功能材料领域发挥不可 替代的作用。伴随着相关技术的日益成熟，配合以连 铸法、提拉法等各种凝固技术的ELCC 技术已经逐步 进入了工业生产领域，并将在在未来探索新型功能材 料的研究中，发挥越来越重要的作用。 参考文献 (References) [1] 孙大亮, 陈焕矗, 宋永远. 冷舟冷坩埚技术及其在单晶生长 中的应用[J]. 人工晶体学报, 1990, 19(2): 172-176. [2] W. V. Bolton, O. Feuerlein. The tantalum lamp. Elektrotech- nische Zeitschrift, 1905, 26: 105-109. [3] D. O. Muck. Verfahren und vrrichtung zum schmelzen, isbeson- dere vn litern u. dgl. Durch Elektrische Induktionsstroeme. Ger- man Patent, DE422004(C), 1925. [4] E. C. Okress, D. M. Wroughton. Electromagnetic levitation of solid and molten metals. Journal of Applied Physics, 1952, 23(5): 545-552. [5] Q. Li, Y. L. Zhang and R. Z. Yuan. Magnetic levitation cold crucible technique for pulling rare earth-iron monocrystal-avoid corrosion and pollution of crucible by molten material and pro- vides high purity of product. Chinese Patent: CN1060318-A, 1992. [6] F. U. Bruckner, K. Schwerdtfeger. Single-crystal growth with the Czochralski method involving rotational electromagnetic stirring of the melt. Journal of Crystal Growth, 1994, 139(3-4): 351-356. [7] E. Fromm, H. Jehn. Electromagnetic forces and power absorp- tion in levitation melting. British Journal of Applied Physics, 1965, 16(5): 653-663. [8] L. M. Holmes. Stability of magnetic levitation. Journal of Ap- plied Physics, 1978, 49(6): 3102-3109. [9] A. D. Sneyd, H. K. Moffatt. Fluid dynamical aspects of the levitation-melting process. Journal of Fluid Mechanics, 1982, 117(1): 45-70. [10] A. Bratz, I. Egry. Surface oscillations of electromagnetically levitated viscous metal droplets. Journal of Fluid Mechanics, 1995, 298: 341-359. [11] I. Egry, A. Diefenbach, W. Dreier and J. Piller. Containerless processing in space-thermophysical property measurements us- ing electromagnetic levitation. International Journal of Thermo- physics, 2001, 22(2): 569-578. [12] D. M. Herlach, R. F. Cochrane, I. Egry, et al. Containerless proc- essing in the study of metallic melts and their solidification. In- ternational Materials Reviews, 1993, 8(6): 273-347. [13] G. Lohofer. Force and torque of an electromagnetically levitated metal sphere. Quarterly of Applied Mathematics, 1993, 15(3): 495-581. [14] D. A. Hukin. Crucibles. US Patent: US3702368 (A), 1972. [15] 韩至成. 电磁冶金技术及装备[M]. 北京: 冶金工业出版社 2008: 368-384. [16] 邓康, 任忠鸣, 陈坚强等. 冷坩埚磁悬浮熔炼的电磁场分析 [J]. 计算物理, 2000, 17(6): 659-663. [17] 黄劲松, 刘彬, 张伟等. 铸造 TiAl 合金微观组织的演变[J]. 中国有色金属学报, 2008, 18(4): 643-650. [18] A. Morita, H. Fukui, H. Tadano, et al. Alloying titanium and tantalum by cold crucible levitation melting (CCLM) furnace. Materials Science and Engineering a-Structural Materials Prop- erties Microstructure and Processing, 2000, 280(1): 208-213. [19] D. M. Gordin, E. Delvat, R. Chelariu, et al. Characterization of Ti-Ta alloys synthesized by cold crucible levitation melting. Advanced Engineering Materials, 2008, 10(8): 714-719. [20] S. Voss, F. Stein, M. Palm, et al. Synthesis of defect-free sin- gle-phase bars of high-melting laves phases through modified cold crucible levitation melting. Materials Science and Engi- neering. Structural Materials Properties Microstructure and Proc- essing, 2010, 527(29-30): 7848-7853. [21] K. Matsugi, T. Endo, Y. B. Choi, et al. Alloy design of Ti alloys using ubiquitous elloying elements and characteristics of their levitation-melted alloys. Materials Transactions, 2010, 51(4): 740- 748. [22] K. Matsugi, H. Mamiya, Y. B. Choi, et al. Melting and solidifi- cation of TiNi alloys by cold crucible levitation method and evaluation of their characteristics. International Journal of Cast Metals Research, 2008, 21(1-4): 156-161. [23] 周增林, 宋月清, 崔舜等. Nd 替代 La 对La-Mg-Ni 系A2B7 型贮氢电极合金性能的影响[J]. 中国有色金属学报, 2007, 17(1): 45-52. [24] 李学军, 崔舜, 周增林等. La0.5Mg0.5(Ni1−xCox)2.28(x = 0.0 - 0.2)储氢合金的相结构和电化学性能[J]. 中国稀土学报, 2009, 27(4): 533-538. [25] 覃铭, 熊凯, 蓝志强等. La0.7Pr0.15Nd0.05Mg0.3Ni3.3−xCo0.2Al0.1 (Co0.75Mn0.25)x(x = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6)的电化学性能研究[J]. 中 国稀土学报, 2011, 29(3): 351-359. [26] 李强. 立方相大尺寸 Tb-Dy-Fe 超磁致伸缩单晶的制备研究与 应用探索[D]. 武汉工业大学, 1993. [27] 孙大亮, 蒋民华, 陈焕矗等. 冷坩埚技术研制新磁性 Nd2Fe14B单晶体[J]. 科学通报, 1987, 14: 1071-1073. [28] S. B. Palmer, D. A. Hukin and C. Isci. Elastic and magnetic- properties of a single-crystal Gd-40percent Y alloy. Journal of Physics F-Metal Physics, 1977, 7(11): 2381-2392. [29] 赵青, 张茂才, 邵东朗等. TbxDy1-xFe1.9 合金不同晶体方向的 磁致伸缩应变[J]. 功能材料, 1999, 30(2): 41-43. [30] 张一玲, 李强, 叶菁等. 磁悬浮冷坩埚晶体生长技术研究[J]. 材料科学与工程学报, 2000, 18(z1): 400-402. [31] Q. Li, Y. L. Zhang, R. Z. Yuan, et al. Growth of Tb0.27Dy0.73Fe2 magnetostrictive single crystals. Journal of Crystal Growth, 1993, 128(1-4): 1092-1094. [32] G. H. Wu, X. G. Zhao, J. H. Wang, et al. <111> Oriented and twin-free single crystals of Terfenol-D grown by Czochralski method with cold crucible. Progress in Natural Science, 1995, 5(6): 115-119. [33] J. L. Chen, S. X. Gao, W. H. Wang, et al. Single crystals of Tb0.3Dy0.7Fe2 grown by Czochralski method with cold crucible. Journal of Crystal Growth, 2002, 236(1-3): 305-310. [34] 陈京兰, 王文洪, 余晨辉等. Heusler合金 Ni52Mn24Ga24单晶生 长和相变特性[J]. 人工晶体学报, 2000, S1: 25. [35] Y. T. Cui, W. L. Wang, K. J. Liao, et al. Field-controlled shape memory effect and temperature stability of the magnetic-field- induced strain in Ni52Mn16.4Fe8Ga23.6 single crystal. Rare Metal Materials and Engineering, 2005, 34(2): 266-270. [36] Y. T. Cui, Y. Ma, C. Y. Kong, et al. Large spontaneous shape memory and magnetic-field induced strain in Ni51Mn25.5Ga23.5 single crystal. Physica Status Solidi a-Applications and Materi- als Science, 2006, 203(10): 2532-2537. [37] 武亮, 张健, 吴振兴等. Ni46Mn35Ga19 单晶中磁转变和马氏体 相变的物理表征及形状记忆效应[J]. 重庆师范大学学报, 2009, 26(4): 94-97 [38] 宋锋兵, 张一玲, 李强等. 改善NiAl 基高温形状记忆合金性 能的初步探索[A]. 2000 年材料科学与工程新进展(上)—— 2000 年中国材料研讨会论文集[C]. 北京: 冶金工业出版社, 2000: 164-167. [39] 宋锋兵, 李强, 张一玲等. 提拉法制备马氏体 NiAl 合金的研 究[J]. 武汉理工大学学报, 2001, 23(6): 14-17. Copyright © 2012 Hanspub 115  磁悬浮冷坩埚技术在特种金属功能材料制备中的应用 Copyright © 2012 Hanspub 116 [40] 宋锋兵, 李强, 张一玲等. NiAl 高温形状记忆合金的组分分 析[J]. 材料科学与工艺, 2001, 9(43): 334-336. [41] Y. L. Zhang, Q. Li, J. Ye, et al. Growth of NiAl shape memory alloy single crystals. Progress in Crystal Growth and Charac- terization of Materials, 2000, 40(1-4): 309-314. |