Способ диспергирования кремния в расплаве силумина, кристаллизующегося в неоднородном магнитном поле
Автор: Геннадий Алексеевич Дубский, Надежда Игоревна Мишенева, Денис Михайлович Долгушин, Александр Алексеевич Нефедьев, Виктор Викторович Мавринский
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 2 т.17, 2025 года.
Бесплатный доступ
Рассматривается задача управления процессом диспергирования кремния в кристаллизующемся расплаве силумина посредством неоднородного постоянного магнитного поля. Установлено, что при кристаллизации расплава силумина в неоднородном постоянном магнитном поле активируются диффузионные и конвективные потоки кремния вблизи фронта кристаллизации. Предложена физико-математическая модель процесса воздействия неоднородного постоянного магнитного поля на ионы вторичного кремния вблизи фронта кристаллизации. Рассчитан полный поток атомов (ионов) кремния, обусловленный двумя механизмами: первый – классической диффузией, обусловленной градиентом концентрации кремния на границе кристалл – расплав; второй – силовым воздействием неоднородного магнитного поля на магнитные диполи кремния вблизи фронта кристаллизации. Микроструктурный анализ шлифов образцов силумина, полученных при их кристаллизации в неоднородном постоянном магнитном поле, подтверждает эффект действия этого поля на формирование заданной структуры.
Силумин, термодинамика и кинетика кристаллизации, диффузия, конвекция, неоднородное магнитное поле, кремний, потоки кремния, микроструктура.
Короткий адрес: https://sciup.org/147248186
IDR: 147248186 | УДК: 539.8, 669.1 | DOI: 10.14529/mmph250209
Method of Dispersing Silicon in a Silumin Melt Crystallizing in an Inhomogeneous Magnetic Field
This paper deals with the problem of controlling the process of silicon dispersion in a crystallizing silumin melt by means of an inhomogeneous permanent magnetic field. It is established that during crystallization of the silumin melt in an inhomogeneous permanent magnetic field, diffusive and convective flows of silicon are activated near the crystallization front. A physical and mathematical model of the process of influence of an inhomogeneous permanent magnetic field on secondary silicon ions near the crystallization front is proposed. The total flux of silicon atoms (ions) caused by two mechanisms is calculated: the first is classical diffusion caused by the silicon concentration gradient at the crystal-melt boundary; and the second is the force effect of an inhomogeneous magnetic field on magnetic dipoles of silicon near the crystallization front. Microstructural analysis of silumin specimen slits obtained during their crystallization in an inhomogeneous permanent magnetic field confirms the effect of this field on the formation of a given structure.
