Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of H2/HCL ratio on aluminizing by CVD method

Wierzba B., Nowak W. J., Wierzba P., Góral M., Sieniawski J.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2017

|

Vol. 41, nr 2

53--61

EN

In this manuscript the theoretical studies of aluminisation by CVD method is shown. The bi-velocity model of multicomponent and multiphase diffusion is used to calculate the growth of β-NiAl phase under different ranges of miscibility (HCl to H2 ratio). The composition dependent diffusivities of β-NiAl and Ni3Al at 1350 K are presented and used in calculations.

PL

W artykule zaprezentowano matematyczny model procesu aluminiowania metodą osadzania z fazy gazowej – CVD. Model matematyczny opracowano na podstawie uogólnionej metody Darkena – dwu-prędkości. Był podstawą oszacowania kinetyki powstawania kryształów fazy β-NiAl w zależności od natężenia przepływu dostarczonego gazu reakcyjnego – proporcja HCl:H2. W symulacji numerycznej uwzględniono wzrost kryształów dwóch faz pośrednich – β-NiAl oraz Ni3Al w temperaturze 1350 K – określono zmienne cząstkowe współczynniki dyfuzji składników.

2

Dziś i jutro modelowania i symulacji obróbki cieplno-chemicznej w inżynierii powierzchni

Skibiński W., Danielewski M., Sieniawski J., Wierzba B.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 3

71-75

PL

Problem jednoczesnego wzrostu i kolejności powstawania wielofazowej zgorzeliny po raz pierwszy został rozwiązany przez Gösele i Tu w 1982 roku. W niniejszej pracy został on rozwiązany w układzie odniesienia jakim jest sieć krystaliczna materiału. Takie ogólniejsze podejście pozwala na wyznaczenie prędkości reakcji na podstawie szybkości ruchu granic faz. Przesuwanie się granic faz jest wynikiem różnicy we współczynnikach dyfuzji oraz objętości molowych tworzących się faz. Pokazane zostało, że model opisujący dyfuzję reakcyjną jest zgodny z termodynamiką procesów nieodwracalnych i pozwala na modelowanie złożonych układów wielofazowych. Pokazano ilościowy oraz jakościowy opis tworzenia powłok metodą osadzania chemicznego z fazy gazowej (CVD).

EN

The problem of simultaneous growth and competition of intermediate phases during reactive diffusion was analyzed by Gösele and Tu in 1982. We extend old problem and propose method based on lattice 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. The quantitative description of the diffusion controlled Chemical Vapor Deposition (CVD) of the coating formation is shown.

3

Sedymentacja w ciałach stałych i cieczach

Skibiński W., Wierzba B., Danielewski M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 2

132-134

PL

Sedymentacja jest procesem, w którym transport cząstek w ciałach stałych, cieczach i gazach indukowany jest polem grawitacyjnym (siłą odśrodkową). Procesy sedymentacji znajdują zastosowania w technice dla rozdziału izotopów (w gazach) i wytwarzania materiałów gradientowych. Obecnie stosowane metody opisu sedymentacji w ciałach stałych bazują na termodynamice procesów nieodwracalnych (relacje Onagera). Słabością takiego opisu jest nieznajomość współczynników transportowych, które mogą być jedynie wyznaczone eksperymentalnie. W artykule zaprezentowano nowy model procesu sedymentacji w ciałach stałych i cieczach. Zastosowano metodę dwuprędkości (bi-velocity), opisującą proces wieloskładnikowej dyfuzji wzajemnej w polu sił zewnętrznych (grawitacji). Uwzględniono prawa zachowania masy, ciągłości objętości oraz równanie ruchu. Strumienie dyfuzyjne określa wyrażenie Nernsta-Plancka na strumień [1, 2]. W równaniach i wyrażeniach na strumień uwzględniano różne cząstkowe objętości molowe składników. Opracowany model umożliwia prognozowanie zmiany stężeń, prędkości dryftu oraz ciśnienia podczas procesu sedymentacji w jednofazowych układach wieloskładnikowych. Model matematyczny procesu dyfuzji wzajemnej pod wpływem sił grawitacji ma rozwiązanie numeryczne uzyskane metodą różniczkowo-różnicową. Rozwiązanie to zastosowano do modelowania i porównania z wynikami doświadczalnymi sedymentacji w układzie Bi-Sn tworzącym stopy substytucyjne oraz w arbitralnie dobranym układzie trójskładnikowym. Uzyskane wyniki potwierdzają, że przyjęty model i jego rozwiązanie numeryczne umożliwiają symulację procesów dyfuzji wzajemnej w polu grawitacyjnym (sedymentacji w roztworach wieloskładnikowych). Jest efektywnym narzędziem umożliwiającym uwzględnienie znanych właściwości termodynamicznych, mechanicznych oraz transportowych układu.

EN

The sedimentation process is wildly known as the transport of macroscopic solutes induced by gravitational or centrifugal field in a gas, liquid and solid solvent. Nowadays, the sedimentation is being applied in technique in order to separate isotopes (in gas mixtures) and produce gradient materials. In this work we present the existing models of sedimentation and propose the new method. The complete theoretical framework to derive consistent set of equations describing sedimentation in multi component system is shown, i.e. the interdiffusion induced by the gravity (centrifugal) field. The model combines the mass conservation law, the equation of motion and the volume continuity equation with the Nernst-Planck flux formulae. The method known as bi-velocity or Darken model is based on the postulate of the unique transport mechanism of the volume and of the mass. Using the model, it is possible to predict the evolution of concentration, drift velocity and pressure generated during the sedimentation in solids. The described mathematical model has a numerical solution. The concentration profile in equilibrium state is found by solving the nonlinear set of equations. An applications of this theory to Bi-Sb system (Fig. 1) is an evidence of sedimentation of substitutional atoms in condensed matter via interdiffusion mechanisms. Comparison of the simulation results with experimental data shows good agreement. An applications of this theory in a case of arbitrary ternary alloy (presented in Fig. 2) is an evidence of its correctness for modelling diffusion processes induced by the gravity (centrifugal) field in multicomponent system. Presented examples show the potential of the method, especially volume continuity equation in describing the transport processes, i.e. sedimentation process by the evolutionary method. The unique aspects of the method are: 1) the diffusion fluxes are defined in the lattice fixed (material) frame of reference, and 2) the different partial molar volumes of components are considered.

4

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

Wierzba B.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 2

364-368

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.

5

Chemical Diffusion; Bi-velocity Method

Wierzba B.

Polish Journal of Chemistry

|

2009

|

Vol. 83, nr 8

1481-1488

EN

In 1948 Darken has shown that lattice site are not con served during diffusion process in solids. The resulting evolution of the under standing of the mass transport phenomena in solids and liquids al lowed in te grating the phenomenological models. In this work the proper choice of the coordinate axes for diffusion is defined basing on the volume continuity equation and the method of practical applications in the multiphase systems is shown. This new fundamental formula defines the volume-fixed frame of reference in the multicomponent solid, gas and liquid solutions. It will be shown that the method can be used in chemistry and mechano-chemistry.

6

Corrosion at nanoscale: interface barriers and phase competition

Danielewski M., Gusak A., Wierzba B.

Ochrona przed Korozją

|

2009

|

nr 11

434-442

EN

The problem of simultaneous growth and competition of intermediate phases during reactive diffusion was analyzed by Gösele and Tu in 1982. In this work we reformulate old problem and propose method based 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. The following peculiarities are taken into account: (1) the deviation from local equilibrium at both interfaces of each moving inter-phase zone (i.e., at each side of the moving phase-boundary); (2) different mobility of the components in the interphase zone; (3) nonzero steps of molar volumes for each component from phase to phase and (5) different physicochemical properties of the interphase zones. We show the scale effect on the kinetic of the corrosion, the non-parabolic reactions, the multiphase scale growth and present the potential applications of the method.

PL

W 1982 roku Gösele i Tu analizowali problem równoczesnego wzrostu i kolejności powstawania wielofazowej zgorzeliny podczas procesu dyfuzji. W niniejszej pracy problem ten został rozwinięty i po raz pierwszy prezentujemy 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 (tlenków). W modelu wzięto pod uwagę: (1) niestechiometrię faz (po każdej stronie granicy między fazowej); (2) różne współczynniki dyfuzji składników; (3) różne objętości molowe składników oraz (4) różne właściwości fizykochemiczne granic faz. W pracy pokazany został wpływ skali na kinetykę procesu korozji, nieparaboliczność, wzrost warstw wielofazowych oraz inne możliwości aplikacyjne modelu.