Введение к работе
Актуальность работы. Порсики металлов, сплавов и их химических соединений находят широкое применение в различных областях науки и техники, причем область их применения постоянно расширяется. С развитием высоких технологий возрастает потреОиооть в ультрадисперсных порошках (УДП) металлов ее средним размером частиц меньше микрометра. Одним из способов получения таких порошков является левитационно-етруйный метод, разработанный М.Я.Геном и А.В.Миллером tl] на основе конденсационного способа получения УДП металлов [2]. Частицы порошков, получаемых этим методом, имеют как правило сферическую Фэрму, а их среднее размеры имеют значения от десятков до сотен нанометров в зависимой от реда металла и могут варьиро-' ваться в пкроких пределах изменением условий получения УДП. Отсутствие контакта испаряегой капли со стенками обеспечивает чистоту продукта, которая соответствует чистоте исходного материала.
К настоящему времени получены УДП широкого спектра металлов, их сплавов и оксидов, напекших прим&нение в различных областях науки и техники (низкомэдульнш тензодатчики, мипени для лазерного термоядерного синтеза, теплообменники в рефрижераторах растворения Не3-Не4 для получения сверхнизких температур, медицина, смазочные материалы, низкотемпературные топливные элементы и др.).
Развитие левитационно-струйногй метода и расширение области применения УДП металлов вызвало необходимость получения возможности прогнозирования распределения по размерам частиц получаемого порошка и выбора оптимальиыу условия получения УДП заданной дисперсности.
Цель работы. Создание математической модели процесса, приводящего к образованию аэрозоля металла в инертной среде вокруг испаряющаяся капли металла с целью прогнозирования распределения по размерам частиц УДЇ металлов, получаемых левитацконпо-струйным методом, и выбора оптимальных условий их получения.
Научная новизна и основные положения, вычооимые на защиту; 1. В применении к левитационьо-струйному методу получения У.Щ1 металлов впервые предложена математическая модель, списывающая такие процессы, происходящие в пограничном слое вокруг испаояицепся капп'и металла, как топлс- и ма^ссперекос, термодлффузия, образева-
ниє зародышей конденсированной фазы, конденсация паров металла на частицах, коагуляция частиц. Поскольку процесс происходит в условиях высокого градиента температуры, в полученной системе уравнении учтена зависимость кинетических параметров, в том числе коэффициентов переноса, от температуры,
-
На основе полученной системы уравнений составлена программа для компьютеров типа IBM, позволяющая прогнозировать распределения по размерам частиц порошков металлов, получаемых левитацион-но-струйным методом, и вычислять скорость испарения и другие параметры, необходимые для оптимизации метода.
-
В целях проверки применимости выбранной модели проведены расчеты распределения по размерам частиц УДП таких металлов, как А1. Ag, Си, N1, РЬ.
-
to примере алюминия проведены расчеты для определения зависимости средних размеров частиц УДП, скорости испарения и тепло-потерь от таких параметров, как температура капли и ее размер, скорость потока и род газа, давление среды.
-
В результата расчетов получены значения скорости охлаяде-ния частиц аэрозоля в процессе его образования и показано, что эта скорость имеет величину более 104 град/сек и мовет изменяться в зависимости от условий получения УДП.
Практическая ценность. Полученная система уравнении и составленная на ее основе программа для ЭВМ могут быть использованы для прогнозирования распределений по размерам частиц УДП металлов, получаемых левитационно-струиным методом, и выбора оптимальных условий их получения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на III Всесоюзной конференции по аэрозолям (Ереван, , 1977 г.); на научных семинарах в ИХФ АН СССР, НИФХИ им. Карпова. ИНЭП ХФ РАН, а такве на научных конкурсах в ИХФ АН СССР и ИНЭП ХФ РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
' Объем работы.. Диссертация изложена на 98 страницах, включая 65 страниц основного текста и 33 рисунка, и состоит из введения, трех глав, выводов, заключения и списка литературы из 80 наименования.
