Меню
Публикации
2024
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
![](/pic/nikiforov.jpg)
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
![](/images/pdf.png)
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.