Математическое моделирование СВС-технологий

Л.С. Стельмах, А.М. Столин  (Черноголовка)

Около 20 лет назад были начаты исследования, связанные с разработкой новых технологических процессов СВС, основанных на сочетании горения и сдвигового деформирования горячих продуктов синтеза: прессование, экструзия, наплавка и измельчение и др. При оптимизации экспериментальных схем этих процессов весьма эффективным оказался метод математического моделирования. Работы в этой области развивались по следующим направлениям:

·         разработка тепловых моделей СВС - экструзии и прессования, позволяющих рассчитывать температурные поля, возникающие как в материале образца, так и в элементах пресс - оснастки;

·         разработка неизотермических реодинамических моделей СВС-компактирования, которые учитывали реологическое поведение материалов и позволяли изучить не только температурный режим, но и кинетику уплотнения и напряженно - деформированное состояние материала;

·         применение тепловых и реодинамических моделей в конкретных практических приложениях при получении различных изделий методами СВС-компактирования;

·         разработка неизотермических методов расчета пресс - оснастки для СВС-процессов, учитывающих существенную нестационарность и неизотермичность процессов, а также термическую градиентность по толщине стенок пресс - формы.

В дальнейшем были разработаны неизотермические реодинамические модели СВС - измельчения, использующего давление со сдвигом при получении порошковых материалов, и СВС - наплавки, которая основана на растекании продуктов горения по поверхности твердой основы под влиянием сил гравитации.

В настоящем докладе освещаются основные аспекты математического моделирования указанных технологических процессов. Работа выполнена при финансовой поддержке Комплексной программы РАН "Новые принципы синтеза и создание материалов с заданными свойствами" и РФФИ (грант № 01-03-33014).