Комплекс методов исследования свойств расплавов системы ZrO2 - Al2O3

• Автор: Грищенко, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Экспериментальные методы исследования расплавов

1.1.1 Классификация

1.1.2 Измерение плотности

1.1.3 Измерение поверхностного натяжения

1.1.4Измерение вязкости

1.1.5 Измерение электрического сопротивления

1.1.6 Измерение температуры

1.2 ГАЗОПЛЕНОЧНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ (ГПЛ)
1.2.1 Принципы
1.2.2 Исторический обзор
1.2.3Математические модели измерения теппофизических свойств (ТФС) расплавов
методом ГПЛ
1.2.3.1 Метод стационарной капли
1.2.3.2 Апериодическая релаксация
1.2.3.3 Периодическая релаксация
1.2.3.4 Режим вынужденных колебаний
1.3 Модифицированная печь Галахова
1.4 Индукционная плавка в холодном тигле (ИПХТ)
1.5 Система Zro2
1.5.1 Фазовые переходы в индивидуальных компонентах и смесях
1.5.2 Фазовая диаграмма системы
1. б Выводы ИЗ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЗОРА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ И РАЗРАБОТАННЫЕ В ДИССЕРТАЦИИ
2.1 МЕТОДИКА ВЫЧИСЛЕНИЯ ТФС МЕТОДОМ ГПЛ
2.1.1 Алгоритмы программы IMAGINE
2.1.1.1 Методика анализа контура стационарной капли
2.1.1.2 Методика анализа релаксации капли
2.1.2 Теоретическая погрешность численных алгоритмов IMAGINE
2.1.2.1 Оценка погрешности алгоритма ADSA
Влияние формы капли
Влияние степени дискретизации изображения
Влияние доли видимой части капли
Влияние погрешности определения размера пикселя
2.2.1.2 Оценка погрешности алгоритма DHEA
2.1.2.3 Заключение

2.2 Математический анализ явления газопленочной левитации
2.2.1 Модель высоты газового слоя
2.2.1.1 Построение модели
2.2.1.2 Принятые допущения
2.2.1.3 Результаты
2.2.2Модель полного контура кати
2.2.2.1 Построение модели
2.2.2.2 Принятые допущения
2.2.2.3 Результаты
2.3 Усовершенствованная методика измерения ТФС методом ГПЛ
2.3.1 Экспериментальная установка
2.3.2 Экспериментальная процедура
2.3.2.1 Приготовление образца
2.3.2.2 Приготовление диффузора
2.3.2.3 Настройка линз объектива
2.3.2.4 Масштабирование системы
2.3.2.5 Фокусировка пирометра
2.3.2.6 Проведение эксперимента
2.4 Усовершенствованная методика исследования электрофизических свойств (ЭФС) расплава в ячейке Модифицированной печи Галахова (МПГ)
2.4.1 Экспериментальная установка
2.4.2 Экспериментальная процедура
2.5 Методика исследования свойств расплава системы 2к02 - Аь203 с помощью ИПХТ
2.5.1 Экспериментальная установка
2.5.2 Экспериментальная процедура
2.5.3 А нализ процесса плавки
2.6 Методика анализа закристаллизованных образцов
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Результаты исследования системы гиОг-АцгОз методом гпл
3.1.1 Оценка экспериментальной погрешности
3.1.2 Апробация разработанной методики на примере расплава А1203
3.1.2.1 Анализ характерной температурной зависимости образца в условиях левитации
3.1.2.2 Измерение плотности
3.1.2.3 Измерение поверхностного натяжения
3.1.2.4 Измерение вязкости
3.1.2.5 Заключение
3.1.3 Результаты измерения ТФС
3.1.3.1 Анализ характерной температурной зависимости образца в условиях левитащш
3.1.3.2 Измерение плотности
3.1.3.3 Измерение поверхностного натяжения
3.1.3.4 Измерение вязкости
3.1.3.5 Влияние состава газовой среды в установке УІТІ на ТФС расплавов

3.1.3.6 Заключение
3.1.4 Результаты анализа закристаллизованных образцов
3.1.5 Заключение
3.2 Результаты исследования системы Zr02-Al203 в МПГ
3.2.1 Достоверность измерений ЭФС
3.2.2 Результаты измерений ЭФС
3.2.3 Результаты анализа закристаллизованных образцов
3.2.4 Заключение
3.3 Результаты исследования системы ZRO2-AL2O3 методом ИПХТ
3.3.2 Анализ поверхности ванны расплава
3.3.3 Анализ штанговых проб и медленно закристаллизованных слитков
3.3.3.1 Кристаллизация расплава В75
3.3.3.2 Кристаллизация расплава В65
3.3.3.3 Кристаллизация расплава В57
3 .3.3.4 Кристаллизация расплава В40
3.3.3.5 Кристаллизация расплава В25
3.3.5 Заключение
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
5 ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

определения заключается в итерационном сравнении реального контура с теоретическим и последовательном подборе параметров бис. Как только искомые значения найдены, могут быть рассчитаны плотность и поверхностное натяжение. Предполагая дно капли плоским, ее объем может быть вычислен исходя из теоретического контура. Зная массу, вычисление плотности тривиально. Поверхностное натяжение тогда определяют из следующего уравнения: а = р1с.
Методика аппроксимации контура капли будет рассмотрена позже.
1.2.3.2 Апериодическая релаксация
В режиме апериодический релаксации капля после деформации медленно восстанавливает свою форму, теоретически, следуя экспоненциальному закону. При этом осуществляют высокоскоростную съемку процесса и впоследствии извлекают из видеофильма эволюцию ординаты вершины капли, которая может быть описана следующим уравнением [16]:
Аппроксимируя экспериментальную кривую указанным уравнением можно получить характеристическое время та - время апериодической релаксации. Эта величина непосредствешго связана с вязкостью. Существует две общепринятых модели, применяемых для вычисления вязкости: модель Чандрасекхара и модель Переза.
Модель Чандрасекхара. Для случая ньютоновских жидкостей и отсутствия силы тяжести, т.е. для случая сферических капель, было получено следующее выражение, связывающее время апериодической релаксации и вязкость 77“:
с;, Щ+2){21+1) сгта 2(2/2 +4/+3) Я ’
где Я - радиус сферической капли; I -режим осцилляций.