К ВОПРОСУ О ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИЛИЦИРОВАНИЯ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложена и апробирована расширенная физико-математическая модель переноса паров кремния от зеркала расплава к пористому углеродному изделию в условиях среднего вакуума при реализации процесса парофазного силицирования. Проведено качественное и количественное сравнение представленной модели с предложенными ранее. Новизна рассматриваемого подхода заключается в учете дополнительного эффекта в виде возможности перераспределения разреженной несущей среды, в роли которой выступает инертный газ аргон, в результате оттеснения парами кремния. Количественно показано насколько пары кремния вытесняют аргон в реторте в ходе парофазного силицирования. Изучена динамика фронта вытеснения. Предлагаемая модель, описываемая системой дифференциальных уравнений в частных производных, позволяет рассчитать среднемассовую скорость газовой смеси и диффузионный перенос паров кремния от зеркала расплава через несущую среду к поверхности образца.

Об авторах

В. А Демин

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: demin@psu.ru
Пермь, Россия

С. А Игошев

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Пермь, Россия

Список литературы

  1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. – 529 с.
  2. Гаршин А.П., Кулик В.И., Матвеев С.А., Нилов А.С. Современные технологии получения волокнистоармированных композиционных материалов с керамической огнеупорной матрицей // Новые огнеупоры. 2017. № 4. С. 20–35.
  3. Шикунов С.Л., Курлов В.Н. Получение композиционных материалов на основе карбида кремния силицированием углеродных матриц // ЖТФ. 2017. Т. 87. Вып. 1. С. 1871–1878. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.12. 45212.2291
  4. Бушуев В.М., Синани И.Л. Вопросы конструктивного оснащения процесса силицирования крупногабаритных изделий из УУКМ парожидкофазным методом // Новые технологии: материалы IX Всерос. конф. М.: Изд-во РАН. 2012. Т. 2. С. 38–45.
  5. Бушуев В.М., Лунегов С.Г., Бушуев М.В. Разработка комбинированного метода силицирования крупногабаритных изделий из УУКМ, базирующегося на альтернативном жидкофазном методе и применении процесса капиллярной конденсации паров кремния // Вестник Пермского университета. Аэрокосмическая техника. 2015. № 40. С. 44-63. https://doi.org/10.15593/2224-9982/2015.40.03 – EDN TMJGLR.
  6. Кулик В.И., Кулик А.В., Рамм М.С., Демин С.Е. Численное исследование градиентных газофазных процессов получения керамоматричных композитов с SiC матрицей // Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества: Сб. матер. V межд. конф., М.: ИМЕТ РАН, 2014. С. 128–129.
  7. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностр. лит-ры. 1961. 929 с.
  8. Демин В.А., Демина Т.В., Марышев Б.С. Физико-математическая модель переноса газообразного кремния в ходе высокотемпературного силицирования углеродных композитных материалов // Вестник Пермского университета. Физика. 2022. № 3. С. 48–55.
  9. Агеева М.В., Демин В.А., Демина Т.В. Физико-математическая модель доставки паров кремния в ходе высокотемпературного силицирования пористых углеродных материалов // Известия вузов: порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2024. 18(3):49–61. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2024-3-49-61
  10. Демин В.А., Игошев С.А. К вопросу о физико-математической модели высокотемпературного силицирования пористых углеродных изделий // Вестник Пермского университета. Физика. 2024. № 2. С. 56–63. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2024-2-56-63
  11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. Т. 6. Гидродинамика. М.: Физматлит, 2001. 736 с.
  12. Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. New York: Springer. 2006. 654 p.
  13. Пухначев В.В. Многомерные точные решения уравнения нелинейной диффузии // Прикл. мех. техн. физ. 1995. Т. 36. Вып. 2. С. 23–31.
  14. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. 831 с.
  15. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1989. 616 с.
  16. Севастьянов В.Г., Носатенко П.Я., Горский В.В., Ежов Ю.С., Севастьянов Д.В., Симоненко Е.П., Кузнецов Н.Т. Экспериментальное и теоретическое определение давления насыщения паров кремния в широком диапазоне температур // Журнал неорганической химии. 2010. Т. 55. № 13. С. 2073–2088.
  17. Tomooka T., Shoji Y., and Matsui T. High Temperature Vapor Pressure of Si // J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. 1999. V. 47 (1). No. 49. Р. 49–53.
  18. Кнаке О., Странский И.Н. Механизм испарения // УФН. 1959. Т. LXVIII. Вып. 2. С. 261–305.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025