УДК 532.78
Г. Н. К у в ы р к и н, А. К. Л е п ¨е ш к и н
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ МЕТАЛЛОВ
В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОГО
ОХЛАЖДЕНИЯ
Сформулирована математическая модель процесса затвердевания
металла с учетом неравновесности протекающего процесса и ко-
нечной скорости фазового перехода. С помощью численных мето-
дов выполнен сравнительный анализ известной модели теплопро-
водности и модели с учетом параметров состояния среды. Про-
ведена оценка влияния параметров состояния среды на течение
процесса теплопроводности.
В настоящее время в технике все большее применение находят
материалы с особыми физическими свойствами, обусловленными их
внутренней структурой. К ним относятся аморфные металлы [1, 2], а
также металлы с особым строением кристаллической решетки [3]. В
зависимости от состава и термообработки эти материалы проявляют
различные свойства.
Один из способов получения аморфных металлов — их закалка
из жидкого состояния. При этом скорость охлаждения играет очень
важную роль. Она должна быть такой, чтобы затвердевание расплава
происходило быстрее образования кристаллической структуры. Неко-
торые виды металлов с особым строением кристаллической решетки
могут быть получены также при высоких скоростях охлаждения. Это
связано с тем, что при определенной скорости охлаждения расплава
возможно появление специфической кристаллической структуры.
Методы закалки из жидкого состояния имеют несколько разно-
видностей. В данной работе для нас представляют интерес методы
распыления расплава и кавитации, применяемые для производства по-
рошков. С помощью этих методов получают не только аморфные, но
и кристаллические порошки. Возможность получения аморфной или
кристаллической структуры зависит от скорости охлаждения распла-
ва. Для аморфных материалов это, как правило,
10
4
–
10
6
K/с и выше.
Для кристаллических порошков — порядка
10
3
–
10
4
K/с.
Это лишь некоторые примеры задач, в которых возникает потреб-
ность в математическом моделировании процессов затвердевания в
условиях высокоинтенсивного охлаждения. В связи с высокой интен-
сивностью тепловых процессов, происходящих в рассматриваемых за-
дачах, возникает вопрос об учете конечной скорости протекания физи-
42
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2007. № 3
