Untersuchung der temperaturabhängigen Oberflächenspannung des Eisen – Nickel Systems mittels elektromagnetischer Levitation

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. Eine wichtige Rolle spielt in diesem Experiment die ebenfalls kontaktlose Temperaturmessung, die 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 Zweiwellenlängenpyrometer im
Quotientenmodus mit Wärmebild – Funktion genutzt, um die Resultate der
Temperaturmessung zu überprüfen. Die EML – Apparatur an der TU Graz wurde im Rahmen eines kürzlich beendeten Forschungsprojektes aufgebaut. Die Messergebnisse diverser Reinmetalle wie Nickel, Kupfer und Aluminium konnten erfolgreich in der Fachliteratur [1–3] publiziert werden. Auf dem Weg zur Untersuchung komplexer Legierungssysteme liegt der aktuelle Schwerpunkt
unserer Forschung auf dem binären Eisen-Nickel System.
Diese Arbeit enthält aktuelle experimentelle Messergebnisse sowie eine
Unsicherheitsanalyse nach GUM. Die ermittelten Messdaten werden, sofern verfügbar, mit bereits existierenden experimentellen Daten aus der Literatur verglichen.