Доклады о будущих и современных технологиях
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ
Ю. А. Ухова, В. В. Худяков, В. К. Леонтьев
Научный руководитель - В. К. Леонтьев, доцент
Ярославский государственный технический университет
Процесс кристаллизации бинарных расплавов недостаточно исследован экспериментально. Опубликованные работы посвящены в основном изучению кристаллизации различных металлических сплавов.
Кристаллизация бинарных расплавов является нестационарным процессом, существенно зависящим от кинетики зарождения и роста кристаллов, диффузии примесей в расплаве и условий теплообмена в системе.
Несмотря на попытки приближенного математического описания процесса кристаллизации бинарных смесей, в настоящее время отсутствуют приемлемые инженерные методы расчета. Экспериментальные исследования процесса проведены недостаточно полно.
Кристаллизация бинарных расплавов является весьма сложным нестационарным процессом, скорость которого зависит от целого ряда факторов: теплофизических, физико-химических свойств расплава, интенсивности внутреннего и внешнего теплообмена, кинетики зарождения и роста кристаллов, исходного перегрева расплава, геометрических размеров формы и других факторов. Учет влияния всех факторов на ход рассматриваемого процесса в единой теоретической модели встречает больше затруднения. В связи с этим в данной работе произведен теоретический анализ для случая, когда процесс лимитируется интенсивностью переноса тепла в системе. Такой подход представляется правомерным в случае отверждения легко кристаллизующихся веществ. К последним относятся практически все металлы и значительное число органических и неорганических веществ.
По литературным данным изучено экспериментальные исследования процесса кристаллизации бинарных смесей имеющих различные типы диаграмм фазового равновесия. В опытах использовали два варианта охлаждения.
В первом из них температура охлаждающей воды была постоянной во время проведения процесса кристаллизации. Во втором варианте температуру охлаждающей воды изменяли с определенной скоростью.
В результате этих исследований получены данные о распределении температуры в жидкой и кристаллической фазах, а также о положении границ начала и конца кристаллизации в различные моменты времени. Проведено сопоставление опытных и расчетных данных.
