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液態(tài)和穩(wěn)定顆粒在單個液態(tài)鋁合金膜中的運動
（論文部分內(nèi)容摘抄）
液態(tài)金屬膜是金屬泡沫的組成元素，由液態(tài)(這里指鋁合金)穩(wěn)定熔體中固體顆粒的膜和氣相之間的復(fù)雜相互作用所控制。我們使用同步輻射X射線照相技術(shù)研究粒子動力學(xué)和分析粒子的運動，通過應(yīng)用新穎的圖像處理技術(shù)。我們發(fā)現(xiàn)粒子是單獨運動的而且是成簇運動的。它們可以隨熔體長久移動，或被膜表面捕獲隨后甚至再次釋放。這項工作的目的是觀察顆?；蝾w粒團簇與膜表面之間的相互作用，并了解這種顆粒如何減少膜中的液體流動和提高膜的穩(wěn)定性。
泡沫是各種結(jié)構(gòu)元素體:將空間分割成單元的二維曲面(也叫薄膜)，三層薄膜交匯處的一維所謂高原邊界，以及四個高原邊界相交的節(jié)點。液態(tài)金屬泡沫經(jīng)凝固后形成固體結(jié)構(gòu)，是一種很有前途的建材。金屬泡沫由于界面面積大，具有比較好亞穩(wěn)態(tài)，只有當(dāng)熔體含有固體非金屬顆粒時，才能保持其穩(wěn)定性，而這些顆粒是形成膜和形成膜的元件。泡沫穩(wěn)定性，分散在液相中。如果它們附著在薄膜表面，它們會阻礙薄膜的變薄，從而導(dǎo)致薄膜的破裂，如果它們不流過薄膜表面。粒子也是液體速度的標志。液體的流速表示液體的流動，例如毛細管吸入或排水的影響，這些影響導(dǎo)致薄膜變薄，導(dǎo)致薄膜不穩(wěn)定和隨后的破裂。顆粒在膜表面/氧化皮上的數(shù)量和固定速度是膜穩(wěn)定速度的衡量標準。 在液態(tài)鋁合金中，這些固體顆粒通常是碳化硅。需要多少這樣的顆粒才能使薄膜保持足夠長的時間穩(wěn)定，它們應(yīng)該有多大一直是人們研究的課題。
如圖薄膜拉伸過程和熱耦合四重平行框架裝置的示意圖。紅色斷裂的框架表示同步加速器放射檢查的視野(FOV)，此時薄膜仍然是液態(tài)的。b，a中框架結(jié)構(gòu)的示意圖，其中較低的陰影幀是虛設(shè)幀。c、d相關(guān)上絲框架對和相應(yīng)懸掛金屬膜的側(cè)視截面(凝固后的結(jié)構(gòu)和光學(xué)顯微圖像)。
發(fā)光圖像通過鏡子和物鏡投射到pco.dimax高速相機的傳感器上(2016x2016像素，11um傳感器像素大小，比較高1200幀/秒記錄速率，德國Excelitas PCO 公司)整個檢測系統(tǒng)的有效像素大小為2.7微米。圖像被記錄在一個幀速率為50fps。數(shù)據(jù)處理從非均勻亮度變化的均衡開始。對于每個圖像幀，我們減去原始圖像的低通濾波版本。
采用光流法。光流模型考慮到多個圖像特征，并采用時空平滑。模型的更多細節(jié)可以在其他地方找到。通過光學(xué)流場計算，我們得到了稠密的流場，可以對其進行進一步分析(例如，通過量級、方向等的計算)。在一些量化步驟中，粒子被1-2個像素(分別對應(yīng)2.7-5.4um)侵蝕，例如用于圖像分割由于SiC顆粒尺寸名義上為10um，因此由于消除較小顆粒而損失的信息可以忽略不計特別是因為對大顆粒和顆粒團觀察到的影響。通過粒子跟蹤和4秒鐘時間顏色積分，獲得時間顏色編碼的粒子軌跡。
單個液態(tài)鋁合金薄膜中的固體SiC顆粒的動力學(xué)可視化同步輻射X射線和他們的數(shù)量，團聚水平運動路徑和速度分析新穎的圖像處理技術(shù)。液態(tài)合金中的粒子可以單獨運動，但通常以團簇形式運動。起初，它們主要在重力的驅(qū)動下向下移動，但由于吸力，汽車改變了方向，向旁邊的高原邊緣移動。在某些情況下，由于毛細力超過重力，顆粒甚至向上流動。發(fā)現(xiàn)了先前固定的片段的集體運動，表現(xiàn)為速度圖的突變，這可以解釋為膜氧化皮的破裂。團簇可被氧化物層或其它固定團簇捕獲。
德國/ Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相機，具備高分辨率、高感光度、高幀率的優(yōu)點，將高速實驗過程完美記錄，為實驗提供強而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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