химический каталог




Синтез минералов. Том 2

Автор Ю.М.Путилин, Ю.А.Белякова, В.П.Голенко и др

нуса. Г. Зудзик высказал предположение, что такая естественная смена формы фронта кристаллизации связана с критической длиной кристалла, которая определяет величину теплоотвода через него.' Подплавление кристалла происходит в случаях, когда флуктуации температуры превышают величину, при которой флуктуации скорости кристаллизации не превышают скорости вытягивания.

По данным Б. Кокейна и др. [42], изменение выпуклой формы фронта кристаллизации на плоскую и вогнутую в результате увеI личения скорости вращения кристалла объясняется изменением свободной конвекции на вынужденную.

Форма фронта кристаллизации определяется соотношением осевого и радиального градиентов температуры, которые зависят от тепло-и массопереноса в расплаве и над ним. Перенос теплоты в расплаве при выращивании кристаллов методом Чохральского осуществляется конвекцией и только в тонком диффузионном слое у фронта кристаллизации кондуктивным способом. Конвекция — это перенос тепла потоками вещества. Причинами конвекции являются: 1) неодинаковая плотность жидкости, обусловленная градиентом температуры (естественная, или свободная конвекция) и 2) принудительное перемешивание жидкости (принудительная конвекция).

Естественная, или свободная конвекция возникает при неравномерном нагреве (снизу) веществ, находящихся в поле силы тяжести. Вещество, нагретое сильнее, имеет меньшую плотность, и под действием архимедовой силы Fa перемещается относительно менее нагретого вещества. FA = ApV, где Др— разность плотностей, V — объем нагретого вещества. Направление силы FA и, следовательно, конвекции для нагретых объемов вещества противоположно силе тяжести.

Наряду с тепловой, к естественной конвекции относят концентрационную, термокапиллярную и капиллярно-концентрационную конвекции [26]. Последние две связаны с движением под действием сил поверхностного натяжения, в отличие от конвекции гравитационного типа. Интенсивность термокапиллярной и капиллярно-концентрационной конвекции определяется числами Марангони.. Интенсивность тепловой и концентрационной конвекции определяется числами Рэлея: Ra = Gr • Pr, RaD=GrD- Sc, где Gr и GrD — соответственно тепловое и диффузионное числа Грасгофа, характеризующие соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке, Рт — число Прандтля (v/a), Sc— число Шмидта (v/D) [26], где v — кинематический коэффициент вязкости, а — коэффициент температуропроводности, D — коэффициент диффузии. Число Грасгофа определяется по формуле Gr = gLi$ATIv', где g — ускорение свободного падения; L — характерный размер потока; в — коэффициент объемного расширения; ДГ— градиент температуры.

Возникновение тепловой или концентрационной конвекции происходит выше определенного критического значения числа Ra. Из всех перечисленных типов естественной конвекции при выра-| щивании кристаллов методом Чохральского определяющее зна-| чение имеет тепловая (свободная и принудительная) конвекция. Изучением конвекции жидкости в применении к выращиванию

14 Заказ № 270

кристаллов методом Чохральского занималось большое число исследователей. Установлено, что величина тепловой конвекции является функцией температурного градиента в расплаве, скорости кристаллизации, положения и геометрии поверхности раздела кристалл — расплав, вязкости расплава [4].

Свободная конвекция характеризуется потоком расплава от стенок тигля к кристаллу, затем, в связи с охлаждением, расплав под кристаллом опускается вниз ко дну тигля, далее, нагреваясь, поднимается вверх вдоль стенок тигля (рис. 81). Задача принудительной конвекции в расплаве при выращивании монокристаллов методом Чохральского близка к задаче о действии центробежного насоса, в котором слой жидкости около торца кристалла переносится параллельно его поверхности силами трения, а затем выбрасывается наружу под действием центробежной силы. На место отброшенной жидкости поступает другая, подтягиваемая к вращающемуся кристаллу вдоль оси системы [18]. Скорость осевого потока, направленного к кристаллу, быстро спадает вблизи его, так как здесь возникают радиальное и касательное течения.

Существует минимум частоты вращения кристалла, при котором возникает вынужденная конвекция. Переход от свободной конвекции к принудительной вызывает изменение конвекционного потока от стенок тигля к кристаллу на обратный поток: подъем расплава с более высокой температурой в центральном столбе жидкости к межфазной границе кристалл — расплав и последующее движение охлажденного расплава к стенкам тигля [42]. Повышение температуры в центральной части фронта кристаллизации ведет к подплавлению конуса кристалла с изменением фронта кристаллизации от выпуклой к плоской или вогнутой в соответствии с изменением положения изотерм.Смена свободной конвекции на вынужденную может произойти в результате увеличения диаметра кристалла при достижении некоторого критического размера [42].

Установлена линейная связь между диаметром, при котором происходит изменение формы межфазной границы, и скоростью вращения кристалла при выращива

страница 82
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102

Скачать книгу "Синтез минералов. Том 2" (3.08Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
посуда центр в казани сковородки из стали маленькие
KNS.ru - гипермаркет электроники предлагает SURT192RMXLBP цена с доставкой по Москве и по 100 городам России.
плюсы и минусы рекламы на месте продажи
расценки на то холодильных машин

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.05.2017)