Личный кабинет
Подробное описание документа
Попов В. Н.
Моделирование модифицирования поверхностного слоя металла наночастицами при импульсном индукционном нагреве / Попов В. Н., Черепанов А. Н., Щукин В. Г. - URL: https://vestniken.bmstu.ru/catalog/phys/condph/810.html (дата обращения: 11.03.2026). - DOI 10.18698/1812-3368-2018-2-82-96 // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. - 2018. - № 2. -
Скачать документ
Исследована возможность применения высокочастотного электромагнитного поля для нагрева и плавления металла в целях его последующего модифицирования. Проведено численное моделирование процессов при модифицировании поверхностного слоя металла в подложке. Поверхность подложки покрыта слоем специально подготовленных наноразмерных тугоплавких частиц, которые после проникания в расплав служат активными центрами кристаллизации. С помощью предлагаемой математической модели, описывающей термо- и гидродинамические явления, рассмотрены процессы, включающие в себя нагрев металла, его плавление, конвективный теплоперенос в расплаве и затвердевание после окончания импульса. Распределение электромагнитной энергии в металле описано эмпирическими формулами. Плавление металла рассмотрено в приближении Стефана, а при затвердевании предположено, что все наночастицы являются центрами объемно-последовательной кристаллизации. Течение жидкости описано уравнениями Навье — Стокса в приближении Буссинеска. Распределение наночастиц в расплаве смоделировано перемещением маркеров. По результатам численных экспериментов оценена структура течения в расплаве в зависимости от количества поверхностно-активной примеси в металле. Определены режимы импульсного индукционного воздействия, способствующие формированию течений для гомогенного распределения частиц модифицирующего вещества. Установлено, что применение импульсов высокочастотного электромагнитного поля для нагрева и плавления металла позволяет модифицировать металл глубже, чем при использовании лазера. Рассмотрены характеристики объемной и последовательной кристаллизации, а также роста твердой фазы. Получены оценки размеров двуфазной зоны и зоны метастабильного состояния, когда доля кристаллической фазы возрастает очень медленно и практически близка нулю
Статья опубликована в следующих изданиях
№ 2. - 2018.
