О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента
In a reaction vessel there was made the calculation of a thermal field to grow single crystals of diamond by a method of the T-gradient for two variants of working space: the first – “ the anvil with recess”, the second – HPA of “toroid” type is applied. It is shown, that in the second case the aver...
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134903 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента / А.А. Будяк, С.А. Ивахненко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 155-157. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-134903 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1349032018-06-15T03:09:16Z О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента Будяк, А.А. Ивахненко, С.А. Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов In a reaction vessel there was made the calculation of a thermal field to grow single crystals of diamond by a method of the T-gradient for two variants of working space: the first – “ the anvil with recess”, the second – HPA of “toroid” type is applied. It is shown, that in the second case the average temperature in metal- solvent vises up to 80⁰ C, and the average temperature gradient decreases two times as much. 2006 Article О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента / А.А. Будяк, С.А. Ивахненко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 155-157. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134903 666.233 ru Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов |
| spellingShingle |
Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Будяк, А.А. Ивахненко, С.А. О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
In a reaction vessel there was made the calculation of a thermal field to grow single crystals of diamond by a method of the T-gradient for two variants of working space: the first – “ the anvil with recess”, the second – HPA of “toroid” type is applied. It is shown, that in the second case the average temperature in metal- solvent vises up to 80⁰ C, and the average temperature gradient decreases two times as much. |
| format |
Article |
| author |
Будяк, А.А. Ивахненко, С.А. |
| author_facet |
Будяк, А.А. Ивахненко, С.А. |
| author_sort |
Будяк, А.А. |
| title |
О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента |
| title_short |
О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента |
| title_full |
О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента |
| title_fullStr |
О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента |
| title_full_unstemmed |
О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента |
| title_sort |
о влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом т-градиента |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134903 |
| citation_txt |
О влиянии конфигурации деформируемого уплотнения на тепловое поле в реакционной ячейке при выращивании монокристаллов алмаза методом Т-градиента / А.А. Будяк, С.А. Ивахненко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2006. — Вип. 9. — С. 155-157. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT budâkaa ovliâniikonfiguraciideformiruemogouplotneniânateplovoepolevreakcionnojâčejkeprivyraŝivaniimonokristallovalmazametodomtgradienta AT ivahnenkosa ovliâniikonfiguraciideformiruemogouplotneniânateplovoepolevreakcionnojâčejkeprivyraŝivaniimonokristallovalmazametodomtgradienta |
| first_indexed |
2025-07-09T22:22:59Z |
| last_indexed |
2025-07-09T22:22:59Z |
| _version_ |
1837209784742313984 |
| fulltext |
Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
155
УДК 666.233
А. А. Будяк , канд.физ.-мат.наук ; С. А. Ивахненко, док.техн.наук
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины,
г. Киев, Украина
О ВЛИЯНИИ КОНФИГУРАЦИИ ДЕФОРМИРУЕМОГО УПЛОТНЕНИЯ НА
ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ В РЕАКЦИОННОЙ ЯЧЕЙКЕ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ
МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА МЕТОДОМ Т-ГРАДИЕНТА
In a reaction vessel there was made the calculation of a thermal field to grow single crys-
tals of diamond by a method of the T-gradient for two variants of working space: the first – “ the
anvil with recess”, the second – HPA of “toroid” type is applied. It is shown, that in the second
case the average temperature in metal- solvent vises up to 80 C, and the average temperature gra-
dient decreases two times as much.
Введение
Для синтеза сверхтвердых материалов , например, алмаза и кубического нитрида бо-
ра, при высоких давлениях и температуре применяются аппараты высокого давления (АВД),
содержащие две одинаковые смыкающиеся матрицы А, имеющие на своих торцах цен-
тральные углубления, куда помещен контейнер В из литографского камня с реакционной
ячейкой (АВД типа наковальня с лункой) (рис. 1, а). Под давлением плит пресса наружная
часть контейнера, деформируясь, заполняет пространство между матрицами вблизи цен-
трального углубления и задерживает истечение материала контейнера из него, тем самым,
обеспечивая герметичность рабочего пространства.
Для обеспечения герметичности реакционной ячейки при повышенных давлении и
температуре используют АВД типа тороид, в матрицах которых соосно центральным углуб-
лениям выполнены кольцевые канавки К (рис. 2, а). Целью настоящей работы является опре-
деление влияния материала деформируемого уплотнения в кольцевых канавках на тепловое
поле в металле–растворителе.
Методика исследования
Решение поставленной задачи экспериментальным путем весьма затруднительно из-за
невозможности обеспечить одинаковые условия как при повторении экспериментов, так и
при использовании двух типов АВД, а также невозможности определения температуры с
помощью термопар во множестве точек металла–растворителя одновременно. Аналитиче-
ское определение температуры путем решения уравнения теплопроводности тоже пробле-
матично из-за многочисленности элементов снаряжения реакционной ячейки АВД и разно-
образия граничных условий. Поэтому расчеты теплового поля проводились численным ме-
тодом, изложенным в [1]. Его суть заключается в последовательном приближенном реше-
нии стационарных линейных уравнений электро- и теплопроводности при соответствующих
граничных условиях методом конечных разностей (методом сеток). Получаемая при этом
система линейных алгебраических уравнений 5–6 порядка решалась итерационным методом
Гаусса–Зейделя. Ввиду осесимметричности АВД рассматривалась половина осевого сечения
матриц и помещенного в их углубления контейнера с реакционными компонентами и задача
решалась на неравномерной сетке, которая сгущалась в зоне , занятой металлом–
растворителем (см рис. 1, а, б).
РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВАСВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
156
Обсуждение результатов
На рис. 1, а приведены изотермы теплового поля в матрице с контейнером , в кото-
ром помещена ячейка для выращивания монокристаллов алмаза на затравке, а на рис. 1, б –
изотермы в металле–растворителе для одного из вариантов сборки реакционной ячейки для
АВД типа наковальня с лункой.
а
1– 230 C ; 2 – 250 C ; 3 –300 C ; 4 – 400 C ; 5 – 600 C ; 6 – 1100 C ;
7 – 1400 C.
б
Рис. 1. Изотермы теплового поля в половине осевого сечения матриц без кольцевых углубле-
ний (а) и в металле–растворителе (б).
Если герметичность рабочего пространства недостаточна, что может иметь место, на-
пример, при увеличении давления и температуры, тогда целесообразно использовать АВД
типа тороид.
На рис. 2, а приведены изотермы теплового поля в матрице с кольцевыми углубле-
ниями. Как и следовало ожидать, в матрице с контейнером при наличии кольцевых углубле-
ний картина изотерм практически не изменилась. Но, как следует из расчетов и видно на рис.
1, а и рис. 2, а, при этом обнаруживается следующий тепловой эффект: при одном и том же
снаряжении реакционной ячейки и одинаковых граничных условиях усредненная температу-
ра в металле–растворителе при использовании матриц без кольцевых углублений 1412 С,
– с кольцевыми углублениями 1492 С, а усредненный градиент температуры в металле–
растворителе имеет следующие расчетные величины : в матрице без кольцевых углублений
grad T 9,6 С/мм , в матрице с кольцевыми углублениями grad T 4,2 С /мм.
Выпуск 9. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
157
а
1– 230 C ; 2 – 250 C ; 3 –300 C ; 4 – 400C ; 5 – 600 C ; 6 – 1100 C ;
7 – 1400 C.
б
Рис. 2. Изотермы теплового поля в половине осевого сечения матриц с кольцевыми углубле-
ниями (а) и в металле–растворителе (б).
Выводы
При выращивании монокристаллов алмаза методом Т–градиента в АВД типа тороид
температура в металле–растворителе повышается на 50 –85 С, а градиент температуры
уменьшается в два раза по сравнению с теми же характеристиками теплового поля при ис-
пользовании АВД с матрицами без кольцевых углублений. Полученные результаты позво-
ляют корректировать нагрев реакционного объема в зависимости от типа используемых АВД
без ввода термопар.
Работа выполнена при содействии Государственного фонда фундаментальных иссле-
дований при Министерстве образования и науки Украины, проект № 10.01/037.
Литература
1. Будяк А. А. Расчет теплового поля в реакционной ячейке АВД методом поэтапно-
го моделирования // Сверхтв. материалы.– 1994.– № 3.– С.13 – 18.
2. Патент Франции № 2122772; кл. ВI J 3/00, 1972.
Поступила 02.07.2006 г.
|