Статья

Статья на тему Электромагнитное перемешивание в системе висмутолово при бестигельной зонной плавке с индукционным

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-06-24

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 1.4.2025


Асп. Елекоева К.М., к.ф.-м.н. Гринюк В.Н.

Кафедра физики.

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)

Показано, что вклад перемешивания в реальное значение коэффициента распределения зависит от напряженности поля, создающего электроперенос и глубины диффузии примеси в жидкой зоне.

В работах [1 – 5] отмечалось повышение степени рафинирования при зонной плавке с ВЧ-индуктором при пропускании через расплав постоянного или переменного тока. Это объяснялось электропереносом в расплаве или явлением Пельтье на границе твердой и жидкой фаз рафинируемого слитка. Для обычных неполупроводниковых материалов указывалось на доминирующую роль электроперенноса в расплаве. Другие механизмы, в частности, перемешивание жидкой зоны, по причине взаимодействия электромагнитного поля ВЧ-индуктора и тока, предполагались вероятными, но специально не исследовались. Положительное действие возможного электромагнитного перемешивания в жидкой зоне по данным Пфанна и Дорси [2] требует уточнения по реальной причине захвата примесей фронтом кристаллизации [3,4]. При этом возможно не только ухудшение очистки от примеси, но и загрязнение ею рафинируемого слитка. Величина коэффициента распределения Кэф при этом может возрастать, что отмечалось в работе [3] для рафинируемой системы висмут–олово. Но количественная оценка такого возрастания в этой работе не проводилась.

Целью настоящей работы было выяснение количественного вклада электромагнитного перемешивания в реальное значение эффективного коэффициента распределения примеси и его зависимости от основных параметров, включая скорость процесса и глубину диффузии в жидкой зоне.

Достижение цели, обозначенной выше, удобно начать с рассмотрения зависимостей эффективного коэффициента распределения Кэф примеси Sn в системе Bi–Sn от скорости перемещения фронта кристаллизации R при разных значениях напряженности электрического поля Е, вызывающего ток через расплав и глубины диффузии ? по экспериментальным данным [3]. Эти зависимости приведены на рисунке, на котором зависимость 1 отвечает процессу Е = 1в·см-1, ? = 0,4D; кривые 2,4 – значениям Е = 1В·см-1, ? = 0,1D и Е = -1В·см-1, ? = 0,4D соответственно, где D – коэффициент диффузии примеси в расплаве. Кривые 3,5 были рассчитаны по теории Прима-Бартона-Слихтера при Е = 0, ??0 и теории процесса [4] с электропереносом в расплаве, так что Кэф = Кэф (К0,Е, ?), где К0=Кэф min.

С учетом зависимостей на рисунке можно ввести в рассмотрение фактор перeмешивания Pik, где i, k – индексы, отвечающие номерам кривых на рисунке. При этом i соответствует экспериментальной кривой, k – опорной теоретической зависимости. Величина Pik будет равна площади области расслоения графика Кэф = Кэф (К0,Е,?) из-за добавки механизма перемешивания для i-й экспериментальной кривой. На рисунке эти области расслоения заштрихованы различно в зависимости от вида процесса для данных параметров К0,Е, ?.

В рамках принятой выше теоретической модели

, (1)

где – экспериментальные и теоретические параметры в соотношении (1) будут функциями магнитных и электрических характеристик внешнего поля.

В соответствии с (1) и нашей теоретической моделью получим равенство для нахождении величины Рik в виде:

. (2)

В таблице приведены полученные из соотношения (2) значения Рik для трех процессов зонной очистки в системе висмут–олово по данным работы [3].

Процесс, параметры К0min Область интегрирования, R0, R0+?R, ?·с-1 Рik

Без перемешивания

Е=0, ?=0

~0 0 – 50 0

Перемешивание с ЭМ-полем

Е = 1В·см-1, ? = 0,4D

0,45 0 – 50 0,14

Перемешивание с ЭМ-полем

Е = 1В·см-1, ? = 0,4D

0,35 0 – 50 0,03

Из рассмотрения данных таблицы видно, что фактор электромагнитного перемешивания при зонной очистке с наложенным электрическим полем зависит от полярности приложенного поля. При Е>0 величина Рik максимальная, что отвечает и худшей степени очистки при данной полярности поля. Надо полагать, что это связано с притоком ионов примеси в область фронта кристаллизации и захватом ее в рафинируемую часть слитка. Здесь во всем диапазоне скоростей кристаллизации значение величины Кэфmin=К0 больше, чем в отсутствие перемешивания. Интересно отметить, что при перемене полярности при Е<0 , наоборот, Кэф минимально и К0 = К0min. Это соответствует обратному движению примеси от фронта кристаллизации в центр жидкой зоны и лучшей очистке слитка от примеси. Здесь фактор перемешивания Рik=0,03, т.е минимален и лучший эффект очистки достижим не перемешиванием, а доминирующим электропереносом примеси в центр жидкой зоны, что уже отмечалось ранее в работе [4].

Таким образом, предлагаемая выше теоретическая модель электромагнитного перемешивания на основе введенного фактора перемешивания хорошо описывает ранее известную экспериментальную информацию по зонной очистке с электропереносом в расплаве.

Список литературы

Гринюк В.Н., Папиров И.И., Тихинский Г.Ф., Дьяков И.Г. // Изв. АН СССР, Металлы, 4, 405, 1967.

Pfann W., Dorsi. Rev Scient.Instr.28, 720, 1957

Verhoeven J. // Тrans. AIME, 233, 1156, 1962.

Гринюк В.Н. Электроперенос и электрорафинорование в бериллии. Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Харьков, 1974.

Shoub B., Potard С. Conf. Inter. Sur la M?t. du berullium, Grenoble, 1965. Pres. Univ. de France, Paris, 1966.


1. Реферат Структура социальных взаимодействий
2. Реферат Методы управления конфликтом 2
3. Реферат на тему The Roman Identity Essay Research Paper The
4. Реферат Агрессивный маркетинг 2
5. Реферат на тему Comparing And Contrasting The Characters Of Brutu
6. Реферат Влияние алкоголя на жизненно-важные органы и их функции
7. Реферат Платежный баланс РФ 3
8. Контрольная работа Проблема текучести кадров
9. Реферат Жизненный цикл зданий из Самана
10. Реферат на тему UnH1d Essay Research Paper At the end