第8期 王成铎等：玻璃包覆铁基合金微丝制备微熔池的稳定性 。1043。 1400 0.010 0.011r (a) (b) 487AA 一口一温度 1350 一▲一悬浮力 0.010 0.009 458A 0.009 E1300 2 437A 叶 0.008 E0008 422A 1。-440A 7T=1280℃ a=120° 0.007 413A c=120° 0.007 r-3mm 1200 r=3mm h:-12 mm 0.006 410A h2=12 mm 1150L 0 1 2 0.0051 3 5 0.006 0 3 下锥孔高度mm 下锥孔高度mm 图7下锥孔高度对微熔池温度和悬浮力的影响.()电流为440A时下锥孔高度对微熔池温度和悬浮力的影响：(b)温度为1280℃时下 锥孔高度对悬浮力的影响 Fig 7 Effect of bottom hole height on the temperature and levitation force (a)effect of bottom hole height on the temperature and kvitat ion force when the cumentis 440A:(b)effect of bottom hole height on the levitation force at 1280C (4)下锥孔半径的影响.图8(a)表明，在其他 见减小下锥孔半径既有利于增加微熔池热吸收功 参数相同的条件下，微熔池温度和所受悬浮力均随 率，又有利于微熔池在1280℃时获得较大的悬浮 下锥孔半径的减小而增大.由图8(b)可以看出，在 力.因此，下锥孔半径应尽可能小.但是，感应加热 微熔池温度为1280℃感应加热器尺寸及微熔池位 器下锥孔半径过小时，不利于引丝操作.感应加热 置相同的条件下，下锥孔半径减小时同时减小感应 器下锥孔半径取3~4mm比较合理. 加热器中电流，微熔池所受悬浮力也是增大的；可 综上所述，从保持微熔池稳定性出发，结合微丝 1300 0.012 0.010 (a) (b) 一0一温度 一4一悬浮力 0.009 1275 437A 0.010 438A 乙0.008 441A 1250 0.008 R 450A 16-440A 南0.007 T=1280℃ a=120° =120° 1225 h=3 mm 0.006 h=3 mm 463A 0.006 h:=12 mm 12 mm 1200 J0.004 0.005L 4 6 4 6 下锥孔半径mm 下锥孔半径mm 图8下锥孔半径对微熔池温度和悬浮力的影响.（电流为440A时下雏孔半径对微熔池温度和悬浮力的影响：(b)温度为1280℃时下 锥孔半径对悬浮力的影响 Fig 8 Effect of bottom hole radius on the temperature and vitation force (a)effect of bottom hole radius on the temperature and levitat ion force when the cument is 440A;(b)effect of bottom hole radius on the levitation force at 1280 C 制备工艺特点，制备玻璃包覆铁基合金微丝用整体 同的条件下，减小电流的同时减小微熔池中心到下 感应加热器的合理尺寸为：感应加热器锥角120~ 锥孔上端面的距离，有利于增大悬浮力.但是，该距 130°，感应加热器高度12~14mm,下锥孔高度2~4 离不能过小，否则微熔池将与感应器接触而无法拉 mm,下锥孔半径3~4mm. 丝.因此微熔池中心到下锥孔上端面的距离取4~6 2.2微熔池位置的影响 mm较为合适. 由于本文采用的感应加热器具有一定锥角，因 2.3电流和质量的影响 此微熔池位置的变化将使微熔池温度和悬浮力随之 由式(3)和式(8)可以看出，微熔池质量及其他 改变.采用锥角为120°、高度为12mm、下锥孔高度 参数一定时，微熔池温度和所受悬浮力均随电流的 为3mm、下锥孔半径为3mm的感应加热器时，微熔 增大而增大.提高电流有利于增大微熔池所受悬浮 池温度为1280℃时微熔池的位置和电流对悬浮力 力，从而有利于微熔池的力学稳定性，但是提高电流 的影响如图9所示.从图中可以看出，在微熔池温 也会使微熔池温度升高，过高的温度会使玻璃的黏 度为1280℃感应加热器结构尺寸及微熔池半径相 度过小而不利于稳定纺丝：同时，微熔池的体积（质图 7 下锥孔高度对微熔池温度和悬浮力的影响.( a) 电流为 440A 时下锥孔高度对微熔池温度和悬浮力的影响;( b) 温度为1 280 ℃时下 锥孔高度对悬浮力的影响 Fig.7 Effect of bottom hole height on the temperature and levitation force:( a) effect of bottom hole heigh t on the t emperature and levitation force w hen the cu rren t is 440A ;( b) effect of bottom hole height on the levit ation force at 1 280 ℃ ( 4) 下锥孔半径的影响.图 8( a) 表明, 在其他 参数相同的条件下, 微熔池温度和所受悬浮力均随 下锥孔半径的减小而增大 .由图 8( b) 可以看出, 在 微熔池温度为 1280 ℃、感应加热器尺寸及微熔池位 置相同的条件下, 下锥孔半径减小时( 同时减小感应 加热器中电流) , 微熔池所受悬浮力也是增大的 ;可 见减小下锥孔半径既有利于增加微熔池热吸收功 率, 又有利于微熔池在 1 280 ℃时获得较大的悬浮 力 .因此, 下锥孔半径应尽可能小.但是, 感应加热 器下锥孔半径过小时, 不利于引丝操作 .感应加热 器下锥孔半径取 3 ～ 4 mm 比较合理 . 综上所述, 从保持微熔池稳定性出发, 结合微丝 图 8 下锥孔半径对微熔池温度和悬浮力的影响.( a) 电流为 440A 时下锥孔半径对微熔池温度和悬浮力的影响;( b) 温度为1 280 ℃时下 锥孔半径对悬浮力的影响 Fig.8 Effect of bottom hole radius on the temperature and levitation force:( a) effect of bott om hole radius on the temperature and levit ation force w hen the cu rren t is 440A ;( b) effect of bottom hole radius on the levit ation force at 1 280 ℃ 制备工艺特点, 制备玻璃包覆铁基合金微丝用整体 感应加热器的合理尺寸为 :感应加热器锥角 120 ～ 130°, 感应加热器高度 12 ～ 14 mm, 下锥孔高度 2 ～ 4 mm, 下锥孔半径 3 ～ 4 mm . 2.2 微熔池位置的影响 由于本文采用的感应加热器具有一定锥角, 因 此微熔池位置的变化将使微熔池温度和悬浮力随之 改变 .采用锥角为 120°、高度为 12 mm 、下锥孔高度 为3 mm 、下锥孔半径为3 mm 的感应加热器时, 微熔 池温度为 1 280 ℃时微熔池的位置和电流对悬浮力 的影响如图 9 所示.从图中可以看出, 在微熔池温 度为 1 280 ℃, 感应加热器结构尺寸及微熔池半径相 同的条件下, 减小电流的同时减小微熔池中心到下 锥孔上端面的距离, 有利于增大悬浮力 .但是, 该距 离不能过小, 否则微熔池将与感应器接触而无法拉 丝 .因此微熔池中心到下锥孔上端面的距离取 4 ～ 6 mm 较为合适 . 2.3 电流和质量的影响 由式( 3) 和式( 8) 可以看出, 微熔池质量及其他 参数一定时, 微熔池温度和所受悬浮力均随电流的 增大而增大 .提高电流有利于增大微熔池所受悬浮 力, 从而有利于微熔池的力学稳定性, 但是提高电流 也会使微熔池温度升高, 过高的温度会使玻璃的黏 度过小而不利于稳定纺丝 ;同时, 微熔池的体积( 质 第 8 期 王成铎等:玻璃包覆铁基合金微丝制备微熔池的稳定性 · 1043 ·