, , ЗО У
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
Моделирование процесса
зонного рафинирования материалов
с учетом испарения примесей
Разработан программный комплекс для моделирования процесса зонного рафинирования материалов, использующий специально разработанную базу данных. Предложены методики оценки некоторых параметров, необходимых для проведения расчетов.
Разработаны алгоритм и соответствующее программное обеспечение для расчета распределения примеси по длине слитка с учетом различных процессов, протекающих в ходе зонной плавки (испарение основного металла и примеси, диффузия примеси в жидкой фазе, диссоциация окислов металла). Програмный комплекс для моделирования процесса зонного рафинирования использует базу данных по физическим и термохимическим характеристикам, необходимых для проведения расчетов. При заполнения базы проводилась оценка значений коэффициентов распределения примесей, недостающих в литературе, а также математическая обработка данных по давлениям паров чистых металлов.
С использованием разработанной программы проведены расчеты распределения некоторых критических примесей после зонного рафинирования ряда тугоплавких металлов. Показано, что при отсутствии интенсивного перемешивания расплава из-за ограниченной скорости диффузии примеси в жидкой фазе может существенно снижаться очистка металла от легколетучих примесей.
Предложена методика оценки очистки от примеси кислорода в результате зонной плавки за счет диссоциации окисла. Данная методика была реализована в программе.
Проведена оценка значений коэффициентов распределения и разделения примесей в системах с полной растворимостью в жидком и твердом состояниях по модели регулярных растворов.
Для систем, характеризующихся полной взаимной растворимостью в жидком состоянии и образованием промежуточных фаз или интерметаллических соединений в твердом состоянии, предложена методика расчета парциального давления примеси над расплавом. Анализируются поправки к скорости испарения примесей в вакууме за счет неидеальности металлических систем по различным моделям.
