Математические модели образования и динамики развития некоторых эндогенных включений при охлаждении металлических и природных расплавов

• Автор: Черепанова, Вера Корнилиевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 138 с. : ил

Глава 1. Формирование эндогенных включений при охлаждении металлических и природных систем. Анализ проблемы
1.1. Образование газоусадочных включений (пор) при затвердевании расплавов
1.1.1. Связь размера газоусадочных пор с кристаллической структурой и теплофизическими условиями охлаждения
1.2. Возникновение гетерофазных газовых включений и их роль в развитии ретроградного кипения в затвердевающих магматических системах
1.3. Теплофизические и термодинамические условия возникновения и развития явления расслоения в жидких системах
1.4. Механизмы формирования дисперсных структур в расслаивающихся сплавах
1.5. Особенности формирования рудных включений (капель) в расслаивающихся природных расплавах
Глава 2. Термо- и гидродинамические условия образования газовых и гетерофазных включений в затвердевающих расплавах
2.1. Механизм формирования изолированной и связанной газоусадочной пористости
2.2. Математическая модель и критерии возникновения связанной пористости
2.3. Влияние параметров кристаллизации на характер ретроградного кипения. Анализ результатов и выводы
Глава 3. Динамика формирования ортомагматической флюидной системы при ретроградном кипении магм
3.1. Физическая модель процесса
3.2. Математическая модель эволюции ортомагматической флюидной системы
3.3. Алгоритм численного решения задачи
3.4. Результаты и выводы
Глава 4. Моделирование процессов расслоения и кристаллизации в металлических и природных расплавах
4.1. Кинетика процесса расслоения исходного гомогенного расплава
4.1.1. Физическая модель процесса
4.1.2. Математическая модель образования и роста дисперсной жидкой фазы
4.1.3. Метод решения задачи
4.1.4. Результаты и выводы
4.2. Направленное затвердевание расслаивающегося бинарного сплава
4.2.1. Модель тепло- и массопереноса при формировании композитной структуры расслаивающегося сплава
4.2.2. Алгоритм численного решения задачи
4.2.3. Результаты и выводы
Заключение
Список литературы.

Проблема формирования эндогенных включений в природных и металлических расплавах представляет научный и практический интерес и охватывает широкий класс явлений. Процессы, затвердевания магм и связанные с ними явления эндогенного ру-доообразования, а также возникновение и развитие различных включений в металлических системах относятся к данному кругу задач. Необходимость изучения закономерностей структуро- и фазообразования в подобных системах вызвана как потребностью в прогнозе условий формирования и происхождения полезных ископаемых и геотермальных источников, так и задачей создания материалов с новыми технологическими свойствами. Математическое моделирование процессов, обуславливающих формирование эндогенных включений, позволяет прогнозировать основные характеристики образующихся структур, устанавливать их взаимосвязь с условиями протекания процесса. Это особенно важно в тех случаях, когда экспериментальное изучение данной проблемы затруднено. Причем, несмотря на значительные успехи в теоретическом и экспериментальном исследовании процессов охлаждения металлических и природных расплавов, связанные с этим проблемы возникновения и развития эндогенных включений остались пока малоизученными, особенно со стороны количественного описания с помощью математического моделирования с применением ЭВМ.
Характер включений, образующихся при охлаждении и кристаллизации расплавов, может быть различным. Эти и газовые пузырьки, и неметаллические включения, и неоднородности, обусловленные расслоением исходного расплава. Вопросы динамики формирования пористости и включений при кристаллизации котектических магм, а также связанного с этим процесса «отделения» летучих при охлаждении гранитоидных массивов нашли отражение в физико-математических модели А. Н. Черепанова, В. Н. Шарапова и Ю. А. Аверкина. Однако замкнутой модели процесса образования связанной газовой пористости, включающей математическое описание этого явления, до сих пор не было создано. Для анализа реальных процессов является необходимым сравнение более точных количественных исследований с известными оценочными зависимо-

Ch2q . % масс.
Рис. 2.5. Безразмерное расстояние от границы солидуса г|Е до точки возникновения газовой поры в гетерофазной зоне Др в зависимости от
исходного содержания воды в расплаве С° 0.