Physical and mathematical model of gaseous silicon transfer during high-temperature siliconization of carbon composite materials
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2022-3-48-55Abstract
We propose a new physical and mathematical model for description of silicon vapor high-temperature transfer under medium vacuum conditions from the melt mirror to the surface of an absorbing porous medium in an atmosphere of residual gas. The developed model is simplified to the greatest extent possible and is intended for further numerical implementation in the course of modeling a non-stationary three-dimensional process of high-temperature siliconization of arbitrary-shaped porous carbon products under the condition of a complex distribution of silicon sources. The physical and mathematical model of transport consists of only one non-linear partial differential equation for the silicon vapor concentration in an atmosphere of argon or any other residual gas. In the limiting case of the simplest geometry and one-dimensional formulation of the problem, we obtained a stationary analytical solution that explains the anomalously large silicon vapor flux into the porous material in full-scale experiments. The obtained analytical solution for the studied gas mixtures is expressed in terms of the known verified values of the material parameters. It shows that despite the low saturation density of silicon vapor, the vapor-liquid-phase process of high-temperature siliconization of carbon materials is physically possible in a reasonable time.Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Bulletin of Perm University. Physics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.