Email this article GASDYNAMIC MODELING OF HIGH-TEMPERATURE SILICONIZING OF POROUS SILICON-BASED MATERIALS
- Authors: Demin V.A1, Igoshev S.A1
-
Affiliations:
- Perm State University
- Issue: No 2 (2025)
- Pages: 135-146
- Section: Articles
- URL: https://ogarev-online.ru/1024-7084/article/view/301718
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1024708425020121
- EDN: https://elibrary.ru/FXGTAC
- ID: 301718
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
An advanced physico-mathematical model of silicon vapor transfer from a melt mirror to a porous carbon article is proposed and tested in the conditions of medium vacuum in the case of vapor-phase siliconizing. The model proposed is compared both qualitatively and quantitatively with those suggested earlier. The novelty of the approach proposed lies in taking account for an additional effect in the form of possible redistribution of rarefied carrier medium, whose role is played by inert argon, as the result of displacement by silicon vapors. It is shown quantitatively to what extent the silicon vapors expel argon in the process of vapor-phase siliconizing. The dynamics of the displacement front is studied. The proposed model described by a system of partial differential equations makes it possible to calculate the mean-mass velocity of the gas mixture and the diffuse transfer of silicon vapors from the melt mirror to the specimen surface through the carrier medium.
About the authors
V. A Demin
Perm State University
Email: demin@psu.ru
Perm, Russia
S. A Igoshev
Perm State UniversityPerm, Russia
References
- Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. – 529 с.
- Гаршин А.П., Кулик В.И., Матвеев С.А., Нилов А.С. Современные технологии получения волокнистоармированных композиционных материалов с керамической огнеупорной матрицей // Новые огнеупоры. 2017. № 4. С. 20–35.
- Шикунов С.Л., Курлов В.Н. Получение композиционных материалов на основе карбида кремния силицированием углеродных матриц // ЖТФ. 2017. Т. 87. Вып. 1. С. 1871–1878. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.12. 45212.2291
- Бушуев В.М., Синани И.Л. Вопросы конструктивного оснащения процесса силицирования крупногабаритных изделий из УУКМ парожидкофазным методом // Новые технологии: материалы IX Всерос. конф. М.: Изд-во РАН. 2012. Т. 2. С. 38–45.
- Бушуев В.М., Лунегов С.Г., Бушуев М.В. Разработка комбинированного метода силицирования крупногабаритных изделий из УУКМ, базирующегося на альтернативном жидкофазном методе и применении процесса капиллярной конденсации паров кремния // Вестник Пермского университета. Аэрокосмическая техника. 2015. № 40. С. 44-63. https://doi.org/10.15593/2224-9982/2015.40.03 – EDN TMJGLR.
- Кулик В.И., Кулик А.В., Рамм М.С., Демин С.Е. Численное исследование градиентных газофазных процессов получения керамоматричных композитов с SiC матрицей // Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества: Сб. матер. V межд. конф., М.: ИМЕТ РАН, 2014. С. 128–129.
- Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностр. лит-ры. 1961. 929 с.
- Демин В.А., Демина Т.В., Марышев Б.С. Физико-математическая модель переноса газообразного кремния в ходе высокотемпературного силицирования углеродных композитных материалов // Вестник Пермского университета. Физика. 2022. № 3. С. 48–55.
- Агеева М.В., Демин В.А., Демина Т.В. Физико-математическая модель доставки паров кремния в ходе высокотемпературного силицирования пористых углеродных материалов // Известия вузов: порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2024. 18(3):49–61. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2024-3-49-61
- Демин В.А., Игошев С.А. К вопросу о физико-математической модели высокотемпературного силицирования пористых углеродных изделий // Вестник Пермского университета. Физика. 2024. № 2. С. 56–63. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2024-2-56-63
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. Т. 6. Гидродинамика. М.: Физматлит, 2001. 736 с.
- Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. New York: Springer. 2006. 654 p.
- Пухначев В.В. Многомерные точные решения уравнения нелинейной диффузии // Прикл. мех. техн. физ. 1995. Т. 36. Вып. 2. С. 23–31.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. 831 с.
- Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1989. 616 с.
- Севастьянов В.Г., Носатенко П.Я., Горский В.В., Ежов Ю.С., Севастьянов Д.В., Симоненко Е.П., Кузнецов Н.Т. Экспериментальное и теоретическое определение давления насыщения паров кремния в широком диапазоне температур // Журнал неорганической химии. 2010. Т. 55. № 13. С. 2073–2088.
- Tomooka T., Shoji Y., and Matsui T. High Temperature Vapor Pressure of Si // J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. 1999. V. 47 (1). No. 49. Р. 49–53.
- Кнаке О., Странский И.Н. Механизм испарения // УФН. 1959. Т. LXVIII. Вып. 2. С. 261–305.
Supplementary files
