Меню
Публикации
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-5-1065-1072
УДК 536.42
Оценка влияния степени заполнения реакционного тигля железо-олово на процессы тепло- и массопереноса в присутствии электрического тока высокой плотности
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Фомин В.Е., Новотельнова А.В., Болкунов Г.А., Бочканов Ф.Ю., Карпенков Д.Ю. Оценка влияния степени заполнения реакционного тигля железо-олово на процессы тепло- и массопереноса в присутствии электрического тока высокой плотности // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 5. С. 1065–1072. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-5-1065-1072
Аннотация
Введение. При создании новых магнитоупорядоченных фаз материалов используются технологии твердотельного синтеза в реакционных тиглях. Конечный результат процесса синтеза в реакционных тиглях обусловлен технологическими факторами, режимом прохождения тока и его плотностью, достигаемой температурой в реакционной зоне, временем воздействия, геометрическими параметрами тигля и реакционной зоны и другими факторами. В работе приведены результаты исследования влияния степени заполнения реакционного объема тигля расплавом олова на процессы тепло- и массопереноса при его электротермической обработке. Метод. Предложена модель, описывающая диффузионные процессы в реакционной зоне в ходе синтеза интерметаллидов железа и олова при электротермическом воздействии. Исследование процесса диффузии в реакционных тиглях системы железо-олово выполнено методом конечных элементов в программной среде Comsol Multiphysics. Основные результаты. Показано, что снижение степени заполнения реакционного тигля компонентами синтеза приводит к изменению распределения плотности тока и понижению температуры в реакционной зоне, что влияет на процессы массопереноса. Обсуждение. Результаты работы могут быть использованы при анализе экспериментальных данных по получению интерметаллидов методом реакционного синтеза и определении необходимых технологических параметров для синтеза новых материалов.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, метод конечных элементов, электродиффузия, теплоперенос, массоперенос
Список литературы
Список литературы
- Bell L.E. Cooling, heating, generating power, and recovering waste heat with thermoelectric systems // Science. 2008. V. 321. N 5895. P. 1457–1461. https://doi.org/10.1126/science.1158899
- Miyasato T., Abe N., Fujii T., Asamitsu A., Onose Y., Onoda S., Nagaosa N., Tokura Y. Anomalous Hall effect and Nernst effect in itinerant ferromagnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007. V. 310. N 2. P. 1053–1055. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.239
- Predel B. Fe-Sn (Iron-tin) // Dy-Er–Fr-Mo. 1995. P. 1–5. https://doi.org/10.1007/10474837_1342
- Li H., Ding B., Chen J., Li Z., Liu E., Xi X., Wu G., Wang W. Large anisotropic topological Hall effect in a hexagonal non-collinear magnet Fe5Sn3 // Applied Physics Letters. 2020. V. 116. N 18. P. 182405. https://doi.org/10.1063/5.0005493
- Булат Л.П., Нефедова И.А. О нелинейных термоэлектрических явлениях // Вестник Международной академии холода. 2012. № 4. С. 54–56.
- Fayyazi B., Skokov K.P., Faske T., Karpenkov D.Yu., Donner W., Gutfleisch O. Bulk combinatorial analysis for searching new rare-earth free permanent magnets: Reactive crucible melting applied to the Fe-Sn binary system // Acta Materialia. 2017. V. 141. P. 434–443. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.09.036
- Chen C.M., Chen S.W. Electromigration effect upon the Zn/Ni and Bi/Ni interfacial reactions // Journal of Electronic Materials. 2000. V. 29. N 10. P. 1222–1228. https://doi.org/10.1007/s11664-000-0016-5
- Pierce D.G., Brusius P.G. Electromigration: A review // Microelectronics Reliability. 1997. V. 37. N 7. P. 1053–1072. https://doi.org/10.1016/s0026-2714(96)00268-5
- Torres-Gómez N., Nava O., Argueta-Figueroa L., García-Contreras R., Baeza-Barrera A., Vilchis-Nestor A.R. Shape tuning of magnetite nanoparticles obtained by hydrothermal synthesis: effect of temperature // Journal of Nanomaterials. 2019. V. 2019. P. 1–15. https://doi.org/10.1155/2019/7921273
- Pingale A.D., Belgamwar S.U., Rathore J.S. Synthesis and characterization of Cu–Ni/Gr nanocomposite coatings by electro-co-deposition method: effect of current density // Bulletin of Materials Science. 2020. V. 43. N 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1007/s12034-019-2031-x
- Tréheux D., Guiraldenq P. Etude des diagrammes d'équilibre binaires par la méthode des couples de diffusion. Application au système fer-étain // Scripta Metallurgica. 1974. V. 8. N 4. P. 363–366 (in French). https://doi.org/10.1016/0036-9748(74)90139-2
- Davis J.R. Concise Metals Engineering Data Book. ASM International, 1997. 257 p.
- Malmstrom C., Keen R., Green L. Some mechanical properties of graphite at elevated temperatures // Journal of Applied Physics. 1951. V. 22. N 5. P. 593–600. https://doi.org/10.1063/1.1700013
- Mills K.C., Su Y., Li Z., Brooks R.F. Equations for the calculation of the thermo-physical properties of stainless steel // ISIJ International. 2004. V. 44. N 10. P. 1661–1668. https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.1661
- Phillips N.E. Low-temperature heat capacity of metals // C R C Critical Reviews in Solid State Sciences. 1971. V. 2. N 4. P. 467–553. https://doi.org/10.1080/10408437108243546
- Picard S., Burns D.T., Roger P. Determination of the specific heat capacity of a graphite sample using absolute and differential methods // Metrologia. 2007. V. 44. N 5. P. 294–302. https://doi.org/10.1088/0026-1394/44/5/005
- Tsang D.K.L., Marsden B.J., Fok S.L., Hall G. Graphite thermal expansion relationship for different temperature ranges // Carbon. 2005. V. 43. N 14. P. 2902–2906. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2005.06.009
- Iwashita N., Imagawa H., Nishiumi W. Variation of temperature dependence of electrical resistivity with crystal structure of artificial graphite products // Carbon. 2013. V. 61. P. 602–608. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2013.05.042
- Klemens P.G., Pedraza D.F. Thermal conductivity of graphite in the basal plane // Carbon. 1994. V. 32. N 4. P. 735–741. https://doi.org/10.1016/0008-6223(94)90096-5
- Patel A.B., Bhatt N.K., Thakore B.Y., Vyas P.R., Jani A.R. The temperature-dependent electrical transport properties of liquid Sn using pseudopotential theory // Molecular Physics. 2014. V. 112. N 15. P. 2000–2004. https://doi.org/10.1080/00268976.2013.877169
- Eiling A., Schilling J.S. Pressure and temperature dependence of electrical resistivity of Pb and Sn from 1-300K and 0-10 GPa-use as continuous resistive pressure monitor accurate over wide temperature range; superconductivity under pressure in Pb, Sn and In // Journal of Physics F: Metal Physics. 1981. V. 11. N 3. P. 623–639. https://doi.org/10.1088/0305-4608/11/3/010
- Taylor G.R., Isin A., Coleman R.V. Resistivity of iron as a function of temperature and magnetization // Physical Review. 1968. V. 165. N 2. P. 621–631. https://doi.org/10.1103/physrev.165.621
- Torres D.N., Perez R.A., Dyment F. Diffusion of tin in α-iron // Acta Materialia. 2000. V. 48. N 11. P. 2925–2931. https://doi.org/10.1016/s1359-6454(00)00074-4
- Neumann G., Tuijn C. Self-diffusion and Impurity Diffusion in Pure Metals: Handbook of Experimental Data. Elsevier, 2009. 360 p.
- Фомин В.Е., Тукмакова А.С., Болкунов Г.А., Новотельнова А.В., Бочканов Ф.Ю., Карпенков Д.Ю. Моделирование диффузионных процессов при электротермической обработке реакционных тиглей системы железо-олово // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23. № 1. С. 202–209. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-1-202-209
- Дородницын В.А., Еленин Г.Г. Симметрия нелинейных явлений // Компьютеры и нелинейные явления. Информатика и современное естествознание. М.: Наука, 1988. С. 180.
