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表面张力对流对 BaB₂O₄晶体生长界面边界层的作用

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01239

利用高温光学实时观察方法, 实时地观察了BaB₂O₄ (BBO)高温熔体的表面张力对流效应以及BBO单晶的旋转生长过程, 计算了固液界面附近的浓度、温度以及动量边界层厚度δ_C, δ_T和δ_V, 并研究了热毛细对流对边界层厚度的影响. 结果发现, 浓度边界层厚度远远小于温度以及动量边界层厚度, 说明晶体生长过程中, 质量扩散在界面输运过程中起着主导性作用, 同时发现, 边界层厚度随体系无量纲Marangoni数的增大而线性地减小.

关键词: 晶体生长 , surface-tension driven convection , boundary layer , BaB₂O₄

溶质表面张力对流模型及其对空间实验的解析

金蔚青 , 潘志雷 , 蔡丽霞 , 刘照华 , 梁歆按

无机材料学报

空间高温实时观察装置（SHITISOI）被用于观察和记录在Li₂B₄O₇溶体中KNbO₃胞状结晶的整个生长过程，并对胞状结晶生长过程中浮力对流和表面张力对流的影响进行了研究．首次观察到空间条件下，Li₂B₄O₇溶体中稳态表面张力对流图像，它呈镜面对称的抛物线状．由于表面张力对流的作用，KNbO₃胞晶生长且充满了整个的溶体．而在地面上，由于浮力抑制表面张力，降低了胞晶在流体中的生长速度，使溶质KNbO₃胞晶在Li₂B₄O₇溶体中分布不均匀，本文还提出了胞状结晶生长理论的模型．这个模型的主要特点是表面张力对流起始于KNbO₃胞晶的界面上；这是由于KNbO₃溶质扩散速率减少而引起的KNbO₃溶质表面张力梯度．本模型的预言和实验所观察的现象吻合得比较好，这说明该理论模型是合理、可靠的．