观察冷却液体金属的物理特性

由美国国家航空航天局Laura Niles提供当然,很容易说微重力研究很酷,但欧洲航天局(ESA)新的电磁悬浮器为这个词带来了新的含义

国际空间站上的新ESA设施将作为一个能够悬浮和加热金属高达3,632华氏度的炉子

拥有微重力设施将使科学家能够观察液态金属冷却时发生的基本物理过程

ESA最终的自动转移飞行器(ATV-5)对空间站的任务提供了材料科学实验室电磁悬浮器(MSL-EML)及其首批新材料科学研究

EML研究将提供有关液体金属如何在不受重力或包裹冷却金属的模具影响的情况下冷却的见解

“在所有的实验中,微重力能够获得在地面上难以或不可能的条件和测量,”马萨诸塞大学阿默斯特分校机械工程教授,以及联合研究员Robert Hyers博士解释道

EML Thermolab

我们日常生活中使用的大多数金属是合金,两种或多种金属或金属的混合物和另一种材料

众所周知的合金是不锈钢,用于制作器具和厨房用具等

传统的铸造合金工艺包括加热,成型,然后快速冷却它们以形成特定的形状

快速冷却使合金硬化成固体结构,同时也形成它们的微观结构

固体合金形成由晶体组成的混合结构,这些晶体构成其微观结构,这会影响强度,柔韧性和抗疲劳性

EML一次处理一个样本

每个样品在失重状态下悬浮并由磁性排斥力支撑,磁力将磁铁的两端推开

将样品加热至液化

在EML实验期间,没有使用容器来容纳金属,因此可以以最纯的形式测量加热的金属

相比之下,合金的地面研究必须使用容器来保持加热的液体形式

第一批EML研究中的一项研究是Thermolab

该合作涉及三大洲的15个国家,由德国乌尔姆大学Hans Fecht教授领导

Thermolab包括许多样品,每个样品在接下来的两到五年内会进行多次实验

“基本目标是提供使用现代计算机加速制造和材料工程创新速度所需的基本信息,”Hyers说

为了实现这一目标,Thermolab将研究工业合金在液相中的温度和物理性质

这有助于科学家改进航空航天,汽车和消费电子行业所用材料的工业铸造和凝固过程模型

这些新的EML研究有可能影响科学家如何开发更轻,更高性能的合金,用于地球和太空旅行

第一批至少七项调查,包括Thermolab,共享将在MSL-EML中处理的样品和得到的数据

一些研究将在2015年进行

“太空探索从更好地理解材料加工中获益更多,”Hyers解释说

“3D打印受到了很多关注,包括生产低容量,复杂的部件,如火箭中使用的部件或空间站的潜在新部件

在微重力下制造这些部件将需要Thermolab能够实现的各种模型

“虽然在这些研究中加热EML的金属可能会发现这项研究变得炙手可热,研究这些材料的科学家以及可能有一天会受益于结果可能会说空间中悬浮的液化金属非常酷

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