Density measurement strategy for liquid alloys at ultrahigh temperatures aboard China Space Station

超高温液态合金密度的精确测定对于材料科学基础研究与工程应用至关重要, 中国空间站微重力环境能够使合金液滴保持在地面环境中难以达到的高球形度, 提供无可比拟的本征密度测定条件. 本研究依托中国空间站无容器液态合金密度测定实验, 分析了样品球形度Sr2对液态合金密度测定的影响, 表明了空间实验具有提高密度测定准确性、体现材料本征性质的关键作用; 建立了平行光投影计算模型, 阐明了液滴投影轮廓的成像机理, 为边缘检测算法的可靠性提供了理论支撑; 揭示了实验腔观察窗镜片污染对测定精度的影响机制, 发现镜片污染会导致拍摄的图像轮廓点发生系统性偏移, 此发现为修正投影图像提供了依据, 有助于提升轮廓识别和密度测定的准确性; 应用高精度液态合金密度测定方法, 在中国空间站成功测定了Nb84.1Si15.9、Zr57V43、Ti47.5Ni47.5V5三种难熔合金在1860-2385 K、1407-1788 K、1326-1800 K的液态密度数据. 本研究不仅为液态合金研究提供了基准级的实验数据, 还为空间材料科学实验数据可靠性提升提供了新思路.