Анализ и расчёт процесса рафинирования никеля методом зонной плавки

ФГБОУ ВО МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет “Общеинженерной подготовки”

Кафедра № 903 “Материаловедение”

Курсовая работа

по  дисциплине: «Физико-химические основы технологии конструкционных материалов»

на тему: «Анализ и расчёт процесса рафинирования никеля методом зонной плавки»

Выполнил:  студент гр. 9О-302Б

Петрова  М.Д

Руководитель работы: профессор кафедры 901

Тазетдинов Р. Г.

Москва 2018

Содержание

Задание на курсовую работу………………………………..……3

Введение...........................................................................................4

Глава 1. Анализ методов и методик расчёта ...............................5

1.1. Суть метода зонной плавки………….……………….……...6

1.2. Основные положения зонной плавки….................................6

1.2.1. Рафинирование методом зонной плавки……….....………6

1.2.2. Коэффициент распределения примеси…………..………..8

1.2.3. Распределение примеси после одного прохода…………11

1.2.4. Распределение примеси после многих проходов……….13

1.3. Методики расчёта распределения примеси после многих…. проходов………………………………………………………….14

1.3.1. Метод Лорда………………………………………............14

1.3.2. Метод Милликена………………………………………...15

1.3.3. Метод Рейсса……………………………………………...16

1.3.4.Метод Хамминга…………………………………………..18

1.4. Выбор методики расчёта………………………………...…19

Глава 2. Расчёт процесса никеля методом зонной плавки…....21

2.1. Исходные данные для расчёта и расчётные формулы……21

2.2. Расчёт и анализ процесса рафинирования никеля методом... зонной плавки……………………………………………………22

Выводы…………………………………………………………...27

Список использованной литературы…………………………...28

Приложение……………………………………………………...29

Задание на курсовую работу:

     Проанализировать и рассчитать распределение примеси в результате рафинирования никеля методом зонной плавки.

     Исходные данные:

     Длина слитка: L = 1 м;

     Диаметр слитка: d = 2 см;

     Скорость движения нагревателя:  = 1…10 мм/мин.[pic 1]

Введение

     Известно, что даже ничтожные количества примесей значительно влияют на химические, физические и механические свойства различных веществ. Множество свойств – электрическое сопротивление, коррозионная стойкость, поглощение нейтронов или нежелательных радиоактивных излучений и др. – зависит от присутствия часто даже очень малого количества примесей. Например, присутствие незначительных количеств посторонних атомов в металлах оказывает значительное влияние на процессы деформации и разрушения, определяющие прочность металла.

     В связи с развитием новых отраслей науки и техники, в первую очередь электроники, ракетостроения и атомной энергетики, возросли потребности в материалах высокой степени чистоты и совершенной структуры. Эти требования редко удаётся удовлетворить обычными металлургическими и химико-технологическими методами. Сложностью подобной химико-металлургической задачи и был вызван к жизни в 1952 г. метод зонной плавки или так называемой зонной перекристаллизации. Фактически заслуга создания метода принадлежит В. Пфанну, который впервые не только чётко сформулировал основные положения процесса зонной плавки, но и провёл фундаментальные исследования в области теории и аппаратурного оформления этого процесса.  

     Зонной плавкой называется процесс перемещения примесей в условиях контролируемой скорости и направления кристаллизации. В основе метода лежат различия в растворимости примесных компонентов в жидком и твёрдом состоянии очищаемого вещества и очень медленная их диффузия в твёрдой фазе. Общее понятие “зонная плавка” охватывает совокупность методов, позволяющих перераспределять растворимые добавки или примеси в кристаллических веществах. Для всех этих методов характерно медленное перемещение узкой расплавленной зоны через сравнительно длинный твёрдый образец, в результате чего достигается перераспределение примесей.