Моделирование процессов рафинировочной плавки металлов с учетом испарения примесей с химическим взаимодействием
Диссертация
Создана интерактивная компьютерная программа численного моделирования динамической вакуумной плавки с учетом взаимодействия компонентов систем между собой в жидкой и парогазовой фазах, а также частичной обратимости процесса испарения. Программа предназначена для определения технологических условий получения чистых металлов заданной степени чистоты путем теоретического исследования поведения… Читать ещё >
Содержание
- СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
- 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Свойства и методы получения металлов высокой чистоты
- 1. 1. 1. Ниобий и тантал
- 1. 1. 2. Ванадий
- 1. 1. 3. Вольфрам и молибден
- 1. 1. 4. Цирконий
- 1. 2. Основы теории зонного рафинирования веществ
- 1. 2. 1. Распределение после одного прохода
- 1. 2. 2. Учет испарения примеси при зонной плавке
- 1. 2. 2. 1. Уравнения, описывающие испарение примесей
- 1. 2. 2. 2. Расчет коэффициента разделения
- 1. 2. 2. 3. Коэффициент разделения для газовых примесей
- 1. 1. Свойства и методы получения металлов высокой чистоты
- 1. 3. Межфазные коэффициенты распределения кристалл-жидкость и жидкость-пар
- 1. 3. 1. Методы определения коэффициента распределения
- 1. 3. 2. Методы определения коэффициента разделения
- 1. 3. 3. Концентрационная зависимость коэффициента разделения в области малых концентраций
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Неидеальные регулярные растворы
- 2. 3. Системы с положительным отклонением от закона Рауля
- 2. 4. Системы с отрицательным отклонением от закона Рауля
- 2. 5. Моделирование рафинирования в системах с химическими соединениями
- 3. 1. Ограничения аналитических методик моделирования динамической вакуумной плавки
- 3. 2. Уравнения материального баланса примеси при динамической вакуумной плавке
- 3. 2. 1. Уравнение материального баланса примеси для среднего участка слитка
- 3. 2. 2. Расчет относительной потери массы
- 3. 2. 3. Уравнения материального баланса примеси для начального и конечного участков слитка
- 3. 3. Алгоритм расчета распределения примесей по длине слитка в многокомпонентных системах
- 3. 4. Скорость испарения вещества при плавке в разреженной атмосфере
- 4. 1. Требования к программному обеспечению
- 4. 2. Программа моделирования рафинировочной вакуумной плавки
- 4. 2. 1. Параметры математической модели
- 4. 2. 2. Интерфейс программы
- 4. 3. База данных для программы моделирования плавки
- 4. 3. 1. Структура базы данных
- 4. 3. 2. Отбор данных для базы
- 5. 1. Рафинирование ванадия и тантала от металлических примесей
- 5. 2. Рафинирование ниобия от азота
- 5. 3. Рафинирование ниобия и ванадия от кислорода и углерода
- 5. 4. Рафинирование циркония металлом-раскислителем
- 5. 5. Сравнение расчетных данных по рафинированию ниобия с экспериментальными
Список литературы
- Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. М.: Металлургия, 1987. — 208 с.
- Ковтун Г. П., Ажажа В. М. Металлы особой чистоты, т.1. Физические методы рафинирования тугоплавких металлов (W, Mo, Re, Ru, Os, Nb, V). Харьков.: Издательство ХФТИ АН УССР, 1978. — 62 с.
- Бартель И., Бертель К. Г., Фишер К. и др. ФММ, 1973, т.35, вып. 5, с. 921−931.
- Тедмон К., Рази Р. В кн.: Электронно- и ионнолучевая технология / Под. ред. Ольшанского Н. А. — М.: Металлургия, 1968, с. 265−276.
- Reed R.E. J. Vac. Sci. and Technol., 1972, v.9, № 6, p. 1413−1418.
- Hay D.R., Scala E. Trans. AIME, 1965, v.233, № 6, p. 1153−1155.
- Reed R.E. J. Gryst. Growth, 1973, v. l9, № 1, p. 61−64.
- ФроммЕ.- ГебхардтЕ. Газы и углерод в металлах /Под. ред. Б. В. Линчевского.-М.: Металлургия, 1980. 711 с.
- Smialek R.L., Mitchell Т.Е. Phil. Mag., 1970, v.22, № 180, p. 1105−1127.
- Takeuchi S" Maeda K. Acta Metal., 1977, v.25, № 12, p. 1485−1490.
- П.Ортенберг E.B., Миронычева A.H., Максудов П. С., Утюж В. В., Чернышов А. И. Высокочистые и монокристаллические материалы: науч. тр. / ИМЕТ АН СССР. М.: Наука, 1987, с. 57−61.
- Купцова А.И., Лютцау И. В., Сиделева О. П. Высокочистые и монокристаллические материаллы: науч. Тр./ИМЕТ АН СССР. М.: Наука, 1987, — с. 101−103
- Ковтун Г. П., Круглых А. А., Финкель В. А. Укр. физ. журнал, 1967, т.12, № 6, с. 10 051 009.
- Bresser J., Heerchap М., Meester P. J. Less-Common Metals, 1970, v.22, № 3, p. 321−326.
- Beal H.A., Arsenault R. J. Met. Trans., 1970, v. l, p. 3355−3360.
- Reed R.E. J. Vac. Sci. and Technol., 1970, v. 7, № 6, p. 105−112.
- Елютин A.B., Вороненка П. И., Коган Г. И., Липатова Г. М. Науч. тр. / Гиредмет. — М.: Металлургия, 1975, т. 68, с. 128−135.
- Bresser J., Creten Я., Van Holsbeke G. J. Less-Common Metals, 1975, v.39, № 1, p. 7−16.
- Пикунов M.B., Шишков B.B., Костюхин Ю. А. и др. / В кн.: Монокристаллы тугоплавких и редких металлов. М.: Наука, 1969, с. 7−11.
- Schnidt F.A., Warner J.C. J. Less-Common Metals, 1967, v. 13, № 3, p. 493−500.
- Амоненко B.M., Ажажа B.M., Черный Б. П. и др. / В кн.: Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика и техника высокого вакуума. Харьков.: Издательство ХФТИ АН УССР, 1973, вып. 1, с. 77−81.
- Пейзулаев Ш. И., Быков В. Н., Будаговский С С и др. / В кн.: Физико-химические основы кристаллизационных процессов глубокой очистки металлов. М.: Наука, 1970, с. 62−68.
- Березникова Н. В, Резниченко В. А. / В кн.: Процессы получения и рафинирования тугоплавких металлов. -М.: Наука, 1975, с. 200−210.
- Тихинский Г. Ф., Ковтун Г. П., Ажажа В. М. Получение сверхчистых редких металлов. М.: Металлургия, 1986. — 153 с.
- Шишков В.В., Александров Г. И., Пикунов М. В., Стригина Н. И. Физика и химия обработки материалов, 1975, № 4, с. 43−45.
- Загорская Т.Н., Ивановский Г. Ф., Ляхович Т. К. Изв. АН СССР. Металлы, 1968, № 2, с. 132.
- Ревякин А.В., Кузнецов Л. Б. / В кн.: Кинетика и термодинамика взаимодействия газов с жидкими металлами. М.: Наука, 1974, с. 75−80.
- Катрич Н.П., Пугач Г. М., Резенберг Т. Б. / В кн.: Материалы совещания по вопросам получения и исследования свойств чистых металлов. Харьков.: Издательство ХФТИ АН УССР, 1977, с. 30−32.
- Копецкий Ч.В., Плющева СВ., Сатункина Л. Р. и др. Изв. АН СССР. Металлы, 1981, № 2, с. 59−61.
- Hay D.R., Skogerbac R.K., Scala Е. J. Less-Common Metals, 1968, v. 15, № 2, p. 121 127.
- Capp O.J., Evans H.W., Eyre B.L. J. Less-Common Metals, 1975, v.40, № 1, p. 9−20.
- Koo R.C. Acta Metal., 1963. v. l 1, № 9, p. 1083−1093.
- Touboui J.-P., Minel L., Langeron J.-P. Compt. Rend. Acad. Sci., 1971, v.272, № 12, p. 1109−1111.
- Ковтун Г. Л., Макаров В. И. / В кн.: Выращивание монокристаллов тугоплавких и редких металлов. М.: Наука, 1973, с. 85−86.
- Амоненко В. М, Ажажа В. М., Вьюгов П. И., Воронина Л. Н. / В кн.: Металлургия и металловедение чистых металлов. М.: Атомиздат, 1971, с. 20−23.
- Ажажа В.М., Вьюгов П. Н., Решетова Л. Н. и др. Изв. АН СССР. Металлы, 1971, № 1, с. 41
- Easton D.S., Betterton J.O. Ultrahigh -vacuum zone purification of zirconium with analysis of partial pressures. US AEC. Rept. ORNL-4309, December, 1968.-48 p.
- Емельянов B.C., Евстюхин А. И., Шулов B.A. Теория процессов получения чистых металлов, сплавов и интерметаллидов. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 439 с.
- Пфанн У.Г. Зонная плавка. Пер. с англ. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Мир, 1970. -336 с.
- Зеликман А. Н. Металлургия тугоплавких и редких металлов. М.: Металлургия, 1986. -439 с.
- Циглер Г. / В кн.: Зонная плавка. М.: Металлургия, 1966, с. 64−70.
- Пейзулаев Ш. И. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1967, т. З, № 9, с. 15 231 532.
- Шишков В.В. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1979, т.15, № 1, с. 19 411 945.
- Нашельский А.Я., Гнилов С. В. Расчет распределения примеси и условий выращивания однородно легированных по длине кристаллов / Теорет. основы хим. технологии. 1982, т.16,№ 3, с. 325−330.
- Елютин А.В., Вороненко Л. И., Иванова М. И., Позднякова Г. И. Цветные металлы. 1972, № 6, с. 63−65.
- Нисельсон Л. А., Ярошевский А. Г. Межфазовые коэффициенты распределения. Равновесия кристалл-жидкость и кристалл-пар. М.: Наука, 1992. — 390 с.
- Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: 1- 4 т. / Под общ. ред. Н.ПЛякишева. М.:Машиностроение, 1996−2000.
- Facility for the Analysis of Chemical Thermodynamics (F*A*C*T) Электронный ресурс. / Center for Research in Computational Thermochemistry. Режим доступа: http://www.crct.polymtl.ca/FACT, свободный. Загл. с экрана. — Яз. англ.
- Нисельсон Л.А., Ярошевский А. Г. Коэффициенты разделения (распределения) кристаллизационных методов очистки. Препринт. Академия наук СССР: Черноголовка.: 1985, с. 10−28.
- Prigogine I. The Molecular theory of solution. Amsterdam, 1957. 448p.
- Дуров В.А., Агеев Е. П. Термодинамическая теория растворов. М.: Едиториал УРРС, 2003.-248 с.
- Кауфман JI., Бернстейн X. Расчет диаграмм состояния с помощью ЭВМ.. М.: Мир, 1972.-326 с.
- Глазов В.М., Павлова JI.M. Химическая термодинамика и фазовые равновесия. М.: Металлургия, 1988. — 560 с.
- Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. Пер. с англ. М.: Наука, 1961
- Вагнер К. Термодинамика сплавов. М.: ГНТИ, 1957. — 179 с.
- Белов Г. В. Термодинамическое моделирование. Методы, алгоритмы, программы. М.: Научный мир, 2002. — 184 с.
- Моисеев Г. К., Вяткин Г. П. Термодинамическое моделирование в неорганических системах. Челябинск.: ЮУрГУ, 1999. — 256 с.
- Дуров В.А. К термодинамической теории идеальных ассоциированных растворов. //ЖФХ, 1980, т.54, № 8, с. 2116−2129.
- Дуров В.А. К термодинамическим исследованиям ассоциативных равновесий в жидких растворах. //Ж.общ.хим., 1983, т.53, № 5, с. 936−996.
- NIST Chemistry WebBook Электронный ресурс. / Thermodynamic Research Center NIST. Режим доступа: http://webbook.nist.gov/chemistry, свободный. Загл. с экрана. -Яз. англ.
- HSC Thermochemical Database, version 3.0 Электронный ресурс. /Outokumpu Technology / Режим доступа: http://www.outokumpu.fi/hsc, свободный, Загл. с экрана. -Яз. англ.
- Нечаев В.В. Методика численного моделирования процессов осаждения из газовой фазы / В сб. трудов III научно-практической конференции материаловедческих обществ России: Создание материалов с заданными свойствами. М.: МИФИ, 2004, с. 88−89.
- K.V. Grigorovitch, A.S. Krylov. Thermodynamics of liquid Al-Ni alloys. Thermochemica Acta, 1998,314, p. 255−263.
- Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. Изд. 3. М.: Наука, 1987.
- Розанов JLH. Вакумная техника: Учеб. для вузов 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк. 1990.-320 с.
- Смитлз Дж. Металлы: Справ / Под редакцией проф. Глазунова С. Г., изд. пер. с анг., -М: Металлургия, 1980.477 с