Bi-velocity reactive mass transport phenomenology ; Modeling of CVD process

• Autorzy: Wierzba B.

Warianty tytułu

PL

Reakcyjna dyfuzja wzajemna ; modelowanie procesu CVD

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a numerical method to determine the concentration profile during the aluminization process.The quantitative description of the diffusion controlled Chemical Vapor Deposition (CVD) of the coating formation is shown. The method base on volume fixed frame of reference. It allows computing the material velocity in the reacting system in which reactions at several moving interfaces occur. All reactions lead to the lattice shift due to the difference of intrinsic diffusivities and different molar volumes. It is shown that the derived set of partial differential equations describing the reactive diffusion is thermodynamically consistent and can be used in advanced modeling.

PL

W artykule zaprezentowana została metoda wyznaczania profili stężeń podczas procesu aluminizowania. Pokazano ilościowy oraz jakościowy opis tworzenia powłok metodą osadzania chemicznego z fazy gazowej (CVD). W niniejszej pracy zaprezentowano rozwiązanie w układzie odniesienia jakim jest sieć krystaliczna materiału. Takie podejście pozwala na wyznaczenie prędkości materiału uwzględniając wiele poruszających się granic międzyfazowych. Przesuwanie się granic faz jest wynikiem różnicy we współczynnikach dyfuzji oraz objętości molowych tworzących się faz. Pokazane zostało, że przedstawiony model opisujący dyfuzję reakcyjną jest zgodny z termodynamiką procesów nieodwracalnych i pozwala na modelowanie złożonych układów wielofazowych.

Słowa kluczowe

EN

CVD; multiphase system; Kirkendall shift; volume continuity equation

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 364--368
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Wierzba B.

• Interdisciplinary Centre for Materials Modelling, FMSci&C, AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

Bibliografia

• Ansara, I., Dupin, N., Lukas, H.L., Sundman, B., 1997, Thermodynamic assessment of the Al-Ni system, J. of Alloys andComp. 247, 20-30.
• Balluffi, R.W., Allen, S.M., Carter, W.C., Kemper, R.A., 2005, Kinetics of materials, Hoboken (NJ): Wiley.
• Campbell, C. E., 2008, Assessment of the diffusion mobilities in the y' and B2 phases in the Ni-Al-Cr system, Acta Mat. 56, 4277-4290.
• Danielewski, M., Wierzba, B., 2010, Thermodynamically consistent bi-velocity mass transport phenomenology, Acta Materialia 58, 6717-6727.
• Danielewski, M., Wierzba, B., 2009, Diffusion, drift and their interrelation through volume density, Philos Mag 89, 331-348.
• Darken, L. S., 1948, Diffusion, Mobility and Their Interrelation through Free Energy in Binary Metallic Systems, Trans AIME 174, 184-201.
• FactSage metal alloy databases (www.csct.polymtl.ca)
• Goward, G., 1998, Progress in Coatings for Gas Turbine Airfoils, Surf. Coat. Technol. 73 108-109.
• John, J.T., Kale, G.B., Bharadwaj, S.R., Srinivasa, R.S., De, P.K, 2004, A kinetic model for iron aluminide coating by low pressure chemical vapor deposition: Part II. Model formulation, Thin Solid Films 466, 331- 338.
• John, J.T., Srinivasa, R.S., De P.K., 2004, A kinetic model for iron aluminide coatings by low-pressure chemical vapor deposition Part I. Deposition kinetics, Thin Solid Films 466, 339- 346.
• Kohlscheen, J., Stock, H.-R., 2007, Gas phase aluminizing of nickel alloys with hydrogen chloride, Surface & Coatings Technology, 202, 613-616.
• Nernst, W., 1889, Die elektromotorische Wirkamkeit der Ionen, Z. Phys. Chem. 4, 129-140.
• Planck, M., 1890, Ber die potentialdierenz zwischen zwei verdnnten lsungen binrer elektrolyte, Annu Rev Phys Chem 40, 561-576.
• Wood, J.H., Goldman, E.H., 1987, Superalloys II, eds, Sims, C.T., Stoloff, N.S., Hagel, W.C., Wiley, New York, 359-384.