Застосування шестипуансонного апарата високого тиску для вирощування монокристалів алмазу інструментального призначення
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-43-50Ключові слова:
шестипуансонний апарат високого тиску, метод температурного градієнта, монокристал, алмаз, поле температури, комп’ютерне моделювання, чисельне моделюванняАнотація
На сьогоднішній день активно досліджується задача промислового вирощування монокристалів алмазу інструментального призначення з використанням шестипуансонних апаратів високого тиску кубічного типу. Розподіл температури в ростовій комірці АВТ має виключне значення в процесі вирощування монокристалів алмазу. Експериментальне визначення розподілів температури в ростовому об’ємі займає багато часу та зусиль, тому доцільно використовувати комп’ютерне моделювання. За допомогою пакета програм ANSYS Workbench розроблено методику тривимірного чисельного моделювання процесу резистивного нагрівання шестипуансонного АВТ і проведено її тестування на прикладі спонтанної кристалізації алмазу в такому апараті. Розраховано температурні поля в ростовій комірці шестипуансонного АВТ при вирощуванні монокристалів алмазу методом температурного градієнта, на основі чого розроблено оптимальну схему нагрівання ростового об’єму. Наведено експерименти з вирощування монокристалів алмазу в шестипуансонному АВТ при тривалості циклів від 48 до 96 год та наведено характеристики отриманих кристалів.Посилання
Novikov, N.V., Levitas, V.I., Shestakov, S.I. et al. (1983), «Simulation of electrical, temperature, and thermal-stress fields in a high-pressure apparatus by the finite-element method», Soviet J. Superhard Mater, Vol. 5, No. 3. pp. 1–7.
Lyeshchuk, O.O. (2010), «Computational modeling of superhard materials synthesis», Comp. Mater. Sc., Vol. 49, No. 1S, pp. 85–94.
Zhan-Chang, L., Xiao-Peng, J., Guo-Feng, H., Mei-Hua, H. (2013), «FEM simulations and experimental studies of the temperature field in a large diamond crystal growth cell», Chin. Phys. B., Vol. 22, art. 014701, doi: 10.1088/1674-1056/22/1/014701
Gu, X., Li, R., Tian, Y. (2014), «Finite element simulation of the temperature field in the large volume cubic high pressure apparatus cavity», J. Cryst. Growth., Vol. 390, pp. 109–113, doi:10.1016/j.jcrysgro.2013.12.044
Zhang, Q., Li, R., Gu, X., Qin, J., Jia, X., Ma, H. (2015), «Thermal analysis of the growth process of synthetic diamond in the large volume cubic press apparatus with large deformation of high pressure cell», J. Cryst. Growth, Vol. 420, pp. 80–83, doi: 10.1016/j.jcrysgro.2015.03.036
Lia, R., Zheng, G., Liu, Y., Wang, M., Chen, P., Chen, M., Zhang, Q. (2016), «Finite element design of a temperature field for high-pressure diamond synthesis», Diamond Relat. Mater., Vol. 69, pp. 133–137, doi: 10.1016/j.diamond.2016.08.003
Panasyuk, T.S., Lyeshchuk, O.O., Lusakovs’kyi, V.V., Kalenchuk, V.A., Zanevs’kyi, O.O. (2017), «Modeling of temperature fields in the growth volume of the high-pressure cell of the six-punch high pressure apparatus in growing of diamond crystals by T-gradient method», J. Superhard Mater., Vol. 39, No. 6, рр. 390–396.
Panasjuk, T.S., Ljeshhuk, O.O., Prysjazhnjuk, P.M. (2017), «Komp’juterne modeljuvannja temperaturnyh poliv v shestypuansonnomu aparati vysokogo tysku pry zmini skladu kompozytnogo nagrivacha», Visn. ZhDTU, Ser. Tehn. Nauky, No. 2, pp. 119–123, doi: 10.26642/tn-2017-2(80)-119-123
Panasjuk, T.S., Leshhuk, A.A., Lysakovskij, V.V. i dr. (2013), «Komp'juternoe modelirovanie uslovij kristallizacii almaza v apparatah vysokogo davlenija bol'shogo objoma», Porodorazrushajushhij i metalloobrabatyvajushhij instrument – tehnika i tehnologija ego izgotovlenija i primenenija, Sb. nauch. tr., In-t sverhtv. materialov im. V.N. Bakulja NAN Ukrainy, Kiev, Issue 16, pp. 251–257.
Panasjuk, T.S., Leshhuk, A.A., Lysakovskij, V.V. i dr. (2015), «Modelirovanie temperaturnyh polej v shestipaunsonnom apparate vysokogo davlenija pri izmenenii temperatury okruzhajushhej sredy», Porodorazrushajushhij i metalloobrabatyvajushhij instrument – tehnika i tehnologija ego izgotovlenija i primenenija, Sb. nauch. tr., In-t sverhtv. materialov im. V.N. Bakulja NAN Ukrainy, Kiev, Issue 18, рр. 208–211.
Kreith, F. and Black, W. (1983), «Basic heat transfer», Harper and Row Publ., New York, 556 p. translated by Anfimova, I.A., Mir Publ., Moskow, 512 p.
Vargafnik, N.B. (1972), Spravochnik po teplofizicheskim svoysvam gazov i gidkostey, Nauka Publ., Moskow, 720 p.
Sosedov, V.P. (1975), Svoystva konstruktsionnykh materialov na osnove ugleroda, Metallurgiya Publ., Moskow, 336 p.
Okhotin, V.S. (1984), Teploprovodnost' tverdykh tel, Energoatomizdat Publ., Moskow, 320 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Тетяна Сергіївна Панасюк, Олександр Олександрович Лєщук, Валентин Володимирович Лисаковський, Сергій Олексійович Івахненко, Олесь Вікторович Бовсунівський, В’ячеслав Юрійович Клочок
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
