Современная электрометаллургия, 2014, №03



2014 №03 (04)

2014 №03 (06)

---

Современная электрометаллургия, 2014, #3, 31-35 pages  

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ВОЛЬФРАМА, ПОЛУЧАЕМЫХ ПЛАЗМЕННО-ИНДУКЦИОННЫМ СПОСОБОМ

В. А. Шаповалов¹, В. В. Якуша¹, Ю. А. Никитенко¹, В. В. Долиненко¹, А. Н. Гниздыло¹, В. В. Жолудь²

¹Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины. 03680, г. Киев, бул. Академика Вернадского, 36. E-mail: metall@imp.kiev.ua
 
 
Abstract
Рассмотрен вопрос экспериментального исследования температурного поля в профилированном монокристалле вольфрама при плазменно-индукционном способе выращивания. На основании данных прямых измерений температур в кристалле с помощью термопар ВР 5/20 выполнен анализ температурных градиентов в его объеме. Показано, что при данном способе выращивание монокристалла проходит в условиях практически плоского фронта кристаллизации, и термонапряженное состояние профилированного кристалла в основном определяется значением градиентов температур вдоль его ширины и высоты. Установлено, что максимальное значение температурных градиентов составляет соответственно 36 и 90 °С/мм, а зона их максимума сосредоточена вблизи фронта кристаллизации. Выявлено, что индукционный нагрев боковой поверхности монокристалла способствует уменьшению уровня температурных градиентов в его объеме. На расстоянии двух толщин кристалла от его верхнего торца формирование структуры монокристалла в твердой фазе происходит при постоянном градиенте температур. Выполнен сравнительный анализ пространственного распределения градиентов температур монокристаллов плазменно-дугового и плазменно-индукционного способов плавки. Экспериментально подтверждено, что плазменно-индукционный процесс формирования крупного профилированного монокристалла сопровождается меньшими (на 10...15 °С/мм) значениями градиентов температур в большей части его объема по сравнению с плазменно-дуговым процессом формирования цилиндрического кристалла диаметром 30 мм. Библиогр. 12, ил. 8.
 
 
Keywords: профилированный монокристалл вольфрама; плазменно-индукционный способ; температурное поле; градиент температур; дислокации; температурные напряжения; эквивалентный конвективный теплообмен
 
 
Received:                09.01.14
Published:               30.07.14
 
 
References
1. Смирнов В. П. Термоядерная энергетика Е крупнейший международный инновационный проект // Рос. хим. журнал. - 2008. - LII, № 6. - С. 79-94.
2. Филатов О. Г., Мазуль И. В. Экспериментальный комплекс НИИЭФА для имитации эксплуатационных факторов «первой стенки» реактора ИТЭР // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 2003. - Вып. 3. - С. 3-31.
3. Манохин А. И., Бурханов Г. С. Современное состояние проблемы металлических монокристаллов // Высокочистые и монокристаллические металлические материалы. - М.: Наука, 1987. - С. 5-13.
4. Кервалишвили И. Д., Щелкин Ю. Ф. Тепловые условияЕ фактор, определяющий получение совершенных кристаллов // Физика и химия обработки материалов. - 1982. - № 5. - С. 70-78.
5. Предтеченский Б. С., Старостина Л. С. Дислокации в монокристаллах молибдена, полученных зонным плавлением // Рост и дефекты металлических кристаллов / Под ред. Д. Е. Овсиенко. - Киев: Наук. думка, 1972. - С. 213-217.
6. Глебовский В. Г., Семенов В. Н., Ломейко В. В. Влияние условий кристаллизации на структурное совершенство монокристаллов вольфрама // Высокочистые и монокристаллические металлические материалы / Под ред. А.И. Манохина. - М.: Наука, 1987. - С. 38-42.
7. Исследование условий образования дислокаций в монокристаллах арсенида галлия при выращивания из расплава / В. В. Освенский, М. Г. Мильвидский, В.В.Кулагин и др. // Рост и дефекты металлических кристаллов/ Под ред. Д. Е. Овсиенко. - Киев: Наук. думка, 1972. - С. 251-261.
8. Температурные поля в крупных монокристаллах вольфрама плоской формы при плазменно-индукционном методе выращивания / А. А. Коваленко, В. А. Шаповалов, Ю.В. Латаш и др.// Пробл. спец. электрометаллургии. - Киев, 1994. - № 3, 4. - С. 48-52.
9. Шаповалов В. О. Наукові та технологічні основи плазмово-індукційного вирощування крупних монокристалів тугоплавких металів: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук (НАН України. Ін-т електрозварювання ім. Є. О. Патона). - Київ, 2003. - 36 с.
10. Уточнение инерционных свойств термопар, применяемых при исследованиях металлургических и сварочных процессов / В. В. Долиненко, Е. В. Шаповалов, В. А. Коляда и др. // Современ. электрометаллургия. - 2012. - № 4. - С. 33-36.
11. Мильвидский М. Г., Освенский В. Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. - М.: Металлургия, 1984. - 256 с.
12. Анализ тепловых условий получения монокристаллов тугоплавких металлов с использованием плазменно-дугового источника нагрева / И. Д. Кервалишвили, Г. С. Бурханов, Ю. Ф. Щелкин и др. // Металлические монокристаллы: Сб. науч. тр. - М.: Наука Публишерс, 1990. - С. 22-34.