Застосування шестипуансонного апарата високого тиску для вирощування монокристалів алмазу інструментального призначення

Автор(и)

  • Тетяна Сергіївна Панасюк Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
  • Олександр Олександрович Лєщук Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
  • Валентин Володимирович Лисаковський Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
  • Сергій Олексійович Івахненко Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
  • Олесь Вікторович Бовсунівський Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
  • В’ячеслав Юрійович Клочок Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-43-50

Ключові слова:

шестипуансонний апарат високого тиску, метод температурного градієнта, монокристал, алмаз, поле температури, комп’ютерне моделювання, чисельне моделювання

Анотація

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.

Біографії авторів

Тетяна Сергіївна Панасюк, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

T.S. Panasiuk

Олександр Олександрович Лєщук, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

О.О. Leshchuk

Валентин Володимирович Лисаковський, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

V.V. Lysakovskyi

Сергій Олексійович Івахненко, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

S.О. Ivakhnenko

Олесь Вікторович Бовсунівський, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

O.V. Bovsunivskyi

В’ячеслав Юрійович Клочок, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України

V.Yu. Klochok

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

2019-12-11

Як цитувати

Панасюк, Т. С., Лєщук, О. О., Лисаковський, В. В., Івахненко, С. О., Бовсунівський, О. В., & Клочок, В. Ю. (2019). Застосування шестипуансонного апарата високого тиску для вирощування монокристалів алмазу інструментального призначення. Технічна інженерія, (2(84), 43–50. https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-43-50

Номер

Розділ

ПРИКЛАДНА МЕХАНІКА