Влияние вида кинетических функций на закономерности превращения в тонком слое, расположенном на подложке, в условиях управления подвижным источником тепла

Сведения об авторах

Аннотация

Современные комбинированные лазерные технологии предполагают сочетание возможностей поверхностной обработки с синтезом материала. В этом случае предварительные оценки температуры только на основе теплофизических моделей представляются необоснованными. Требуется учет химических реакций, которые могут протекать как в твердой, так и в жидкой фазах. Для этого в работе сделан краткий обзор особенностей реакций с участием твердых веществ и видов кинетических функций, которые применяются для обработки эксперимента в химии и химической кинетике. Разнообразие возможных вариантов кинетических функций предоставляет широкие возможности для анализа экспериментов, что способствует более глубокому пониманию происходящих процессов. Далее на основе одномерной редуцированной модели с суммарной химической реакцией и с учетом накопления жидкой фазы показано, что вид кинетической функции, которая отражает механизм реакции на микроуровне, влияет как на максимальную температуру, так и на степень завершенности реакции. Редуцированные модели позволяют нам более эффективно исследовать каждый изучаемый фактор, что впоследствии может быть полезно для оптимизации технологических процессов. Для системы Al+TiO2 представлены зависимости характеристик квазистационарной стадии от параметров, отражающих роль условий синтеза. В этой системе превращения можно описать двумя суммарными реакциями: первая дает упрочняющую фазу, вторая приводит к изменению состава матрицы. Зависимость максимальной температуры от плотности мощности источника тепла оказываются линейными. После обработки покрытие содержит как продукты реакций, так и исходные вещества. Конкретный состав определяется условиями обработки.

Ключевые слова

синтез покрытия на подложкеподвижный источник теплатвердофазная реакцияредуцированная модельстепень превращениякинетическая функциячисленное исследованиеквазистационарный режим

Литература

  1. 1.Спивак, Л.В. Физико-химические основы процессов микро- и нанотехнологии: учеб. пособие: в 2 ч. / Л.В. Спивак, Н.Е. Щепина; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2018. – Ч. 1. – 202 с. Scholar
  2. 2.Бутягин П.Ю. Химическая физика твердого тела: учеб. для студентов, обучающихся по направлению 511700 «Химия, физика и механика материалов» / М.: Изд-во Моск. ун-та (МГУ), 2006. – 269 с. Scholar
  3. 3.Горшков, В.С. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений [Учеб. для вузов по спец. «Хим. технология тугоплавких неметал. и силикат. материалов»] / В.С. Горшков, В.Г. Савельев, Н.Ф. Федоров. – М.: Высш. школа, 1988. – 399 с. Scholar
  4. 4.Анциферов, В.Н. О роли объемных и массовых эффектов реакций в процессах реакционного спекания / В.Н. Анциферов, В.Г. Гилев // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. – 2015. – № 4. – С. 9–20. DOI: dx.doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-9-20 Scholar
  5. 5.A review on ceramic coatings prepared by laser cladding technology / Qilong Wu, Weimin Long, Lei Zhang, Hongwei Zhao // Optics & Laser Technology. – 2024. – Vol. 176. – Р. 110993. DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.110993 Scholar
  6. 6.High-performance FeSiAl/(Al2O3-Ni) soft magnetic composites prepared by in situ synthesis method / Zigui Luo, Qi Jin, Rui Wang, Zhenjia Yang, Zhaoyang Wu, Guangqiang Li, Xi’an Fan // Advanced Powder Technology. – 2024. – Vol. 35. – P. 104624. DOI: 10.1016/j.apt.2024.104624 Scholar
  7. 7.Шишковский, И.В. Создание объемных изделий из никелида титана методом послойного лазерного плавления / И.В. Шишковский, И.А. Ядроитцев, И.Ю. Смуров // Письма в ЖТФ. – 2013. – Т. 39, вып. 24. – С. 15–21. Scholar
  8. 8.In-situ синтез в процессе прямого лазерного выращивания функционального градиентного материала на основе поликристаллического бора и сплава Ti64 / В.М. Фомин [и др.] // Физическая мезомеханика. – 2022. – Т. 25, № 4. – С. 34–43. DOI: 10.55652/1683-805X_2022_25_4_34 Scholar
  9. 9.Третьяков, Ю.Д. Твердофазные реакции / Ю.Д. Третьяков. – М.: Химия, 1978. – 360 с. Scholar
  10. 10.Mehrer, H. Diffusion in Solids / H. Mehrer // Springer Series in Solid-State Sciences. – 2007. – Vol. 155. – 654 p. DOI: 10.1007/978-3-540-71488-0 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 6, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
26.12.2024
В выпуске
26.12.2024
Выпуск
№ 6 (2024)
Поделиться