Orientēta kristalizācija ar elektromagnētisku iedarbību

Abstract

Orientēta kristalizācija tiek izmantota, lai būtu iespējams kontrolēt metāla veidošanās apstākļus un iegūtu vēlamas struktūras ar noteiktām metāla īpašībām. Darba mērķis ir izveidot atbilstošu datormodeli veiktajam kristalizācijas eksperimentam, kuru tālāk varēs pielāgot nākošajiem eksperimentiem Fizikas institūtā. Ekperiments tika veikts ar Bridžmana iekārtu, kurā velkot tika kristalizēts Sn-10wt.%Pb sakausējuma stienis. Šīs lēnās vilkšanas dēļ kušanas un kristalizācijas fronte pārvietojas un pakāpeniski tiek iegūts kristalizēts paraugs. Izmantojot “COMSOL Multiphysics™” tiek iegūts eksperimenta datormodelis, kuru sākumā nokalibrē izmantojot zināmos faktus: eksperimenta ģeometriju, materiāla īpašības, stacionāro parauga temperatūru un tālāk ar modeli veic paredzējumus, apstiprina iegūtos rezultātus un pēta kristalizāciju, tās rezultātus. Datormodelī tiek risināti elektromagnētisma un siltuma vienādojumi, ņemot vērā fāžu pāreju un tiek modelēta kustīga ģeometrija.

Directional solidification is used to control the conditions of metal formation and to obtain desirable structures with certain metal properties. The aim of the work is to create a suitable computer model for the performed crystallization experiment, which can be further adapted to future experiments at the Institute of Physics. The experiment was performed with a Bridgman apparatus in which a Sn-10wt.% Pb alloy rod was crystallized by lowering the workpiece. Due to this slow lowering, the melting and crystallization front moves and a crystallized sample is gradually obtained. Using ”COMSOL Multiphysics ™” obtains a computer model of the experiment, which is initially calibrated using known facts: experimental geometry, material properties, stationary sample temperature and further make predictions with the model, confirm the obtained results and study the crystallization, its results. In the computer model, the equations of electromagnetism and heat are solved, taking into account the phase transition, and the moving geometry is modeled.