진공 유도 용해로의 역할은 무엇인가요? 비정질 나노결정질 재료의 필수적인 순도

진공 유도 용해(VIM)로는 유연한 철 기반 비정질 나노결정질 재료 제조의 중요한 기초 단계 역할을 합니다. 주요 역할은 보호용 아르곤 분위기 하에서 특정 원료인 철, 실리콘, 구리, 붕소 및 인을 용해하여 고순도 마스터 합금 잉곳을 합성하는 것입니다.

핵심 요점 VIM로는 비정질 재료에 필요한 정확한 화학적 기초를 설정하는 데 필수적입니다. 진공 상태에서 전자기 교반을 활용하여 화학적으로 균일하고 산화물이 없는 마스터 합금을 생성하며, 이는 고성능 비정질 리본 생산의 절대적인 전제 조건입니다.

마스터 합금 설정

이 공정은 고순도 원료를 로에 투입하는 것으로 시작됩니다.

유연한 철 기반 나노결정질 재료의 경우, 특정 장입물에는 일반적으로 철, 실리콘, 구리, 붕소 및 인이 포함됩니다.

VIM로는 이러한 개별 원소를 제어된 아르곤 보호 분위기 하에서 용해하여 즉각적인 열화를 방지합니다.

단순히 용해하는 것만으로는 고성능 재료에 충분하지 않습니다. 혼합물은 완벽하게 균일해야 합니다.

VIM로는 용해 단계 중에 전자기 유도 교반을 사용합니다.

이 메커니즘은 용융된 풀을 지속적으로 교반하여 무거운 원소와 가벼운 원소가 철저히 혼합되어 전체적으로 일관된 화학 조성을 가진 마스터 합금을 생성하도록 합니다.

용해에 필요한 고온에서 철 및 실리콘과 같은 원소는 산소와 반응하기 쉽습니다.

VIM로는 산화에 대한 절대적인 장벽 역할을 하는 진공 환경을 조성합니다.

로 내부에서 산소를 제거함으로써, 로는 최종 제품을 열화시킬 취성 산화물을 형성하지 않고 원료가 의도한 특성을 유지하도록 보장합니다.

새로운 산화를 방지하는 것 외에도, 이 공정은 재료를 적극적으로 정제합니다.

진공 환경은 용융 금속에서 질소 및 산소와 같은 휘발성 불순물 및 용해된 가스를 제거하는 데 도움이 됩니다.

결과적으로 최종 나노결정질 재료의 구조적 무결성과 유연성에 중요한 요소인 고순도의 마스터 잉곳이 생성됩니다.

VIM로는 최종 유연 리본이 아닌 마스터 합금 잉곳을 생산한다는 점을 인식하는 것이 중요합니다.

재료의 화학적 잠재력을 설정하지만, 비정질(비결정질) 구조 자체를 유도하지는 않습니다.

비정질 상태는 후속 처리 단계(예: 용융 방사)에서 달성됩니다. VIM로는 해당 단계가 성공하는 데 필요한 결함 없는 화학적으로 올바른 액체 또는 잉곳을 제공하는 역할만 담당합니다.

주요 초점이 화학적 일관성이라면:

주요 초점이 재료 순도라면:

최종 유연 비정질 재료의 품질은 VIM로에서 생산된 마스터 잉곳의 순도와 균일성에 직접적으로 좌우됩니다.

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Ravi Gautam, H. Sepehri‐Amin. Creation of flexible spin-caloritronic material with giant transverse thermoelectric conversion by nanostructure engineering. DOI: 10.1038/s41467-024-46475-6

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