Tác động của Nhiệt độ Tạo Bọt đến Phân Bố Kích Thước Bọt của Bọt Nhôm Lỏng: Nghiên Cứu Mô Hình và Thực Nghiệm

Springer Science and Business Media LLC - Tập 71 - Trang 1161-1173 - 2018
S. N. Sahu1, A. A. Gokhale2, Anurag Mehra3
1Defence Metallurgical Research Laboratory, Hyderabad, India
2Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay, Mumbai, India
3Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Bombay, Mumbai, India

Tóm tắt

Nghiên cứu hiện tại xem xét tác động của nhiệt độ tạo bọt đến sự mở rộng bọt cuối cùng và phân bố kích thước bọt của bọt nhôm lỏng thông qua mô hình toán học và các thí nghiệm xác thực. Mô hình tính toán tỷ lệ giải phóng khí hydro từ các hạt tác nhân tạo bọt (TiH2), độ bão hòa quá mức của kim loại lỏng, sự nucleation và phát triển của các bọt, và cuối cùng, đánh giá phân bố kích thước bọt đang tiến triển bằng cách tiếp cận cân bằng quần thể. Mô hình không xem xét sự hợp nhất và phá vỡ bọt và chỉ sử dụng khuếch tán chất tan để phát triển bọt. Mô phỏng được thực hiện ở hai điều kiện; đầu tiên, cho tác động của nhiệt độ tinh khiết và thứ hai, cho tác động kết hợp của nhiệt độ và số lượng TiH2. Khi so sánh kết quả mô phỏng với các thí nghiệm, một số quan sát quan trọng được thực hiện; trước tiên, số lượng bọt tổng dự đoán được cho thấy cao hơn một bậc so với các thí nghiệm trong khi kích thước trung bình dự đoán thấp hơn một bậc. Thứ hai, sự phân bố dự đoán được quan sát có sự trải rộng hẹp hơn nhiều. Những sai lệch này được coi là do sự hợp nhất và gia tăng kích thước của bọt, những yếu tố không được mô hình hóa và được chứng minh là bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ tạo bọt.

Từ khóa

#nhôm lỏng #bọt nhôm #nhiệt độ tạo bọt #mô hình toán học #phân bố kích thước bọt

Tài liệu tham khảo

Körner C, Thies M, and Singer R F, Adv Eng Mater 4 (2002) 765. Li K, Xie M Z, and Liu H, Mater Sci Technol 25 (2009) 777. Sahu S N, Gokhale A A, and Mehra A A, J Mater Proc Technol 214 (2014) 1. Sahu S N, Gokhale A A, and Mehra A A, Trans Indian Inst Met 70 (2017) 1981. Miyoshi T, Itoh M, Akiyama S, and Kitahara A, ALPORAS, Adv Eng Mater 2 (2000) 179. D. Lehmhus, Adv Eng Mater 12 (2010) 465. DeHoff R T, and Rhines F N, in Particle-Size Distribution, (ed) Underwood E E, McGraw-Hill Inc, New York (1968) p 162. Wilt P M, J Colloid Interf Sci 112 (1986) 530. Bird R B, Stewart W E, and Lightfoot E N, Transport Phenomena, Wiley (ASIA) Pte Ltd., Singapore (1960) p 439. Niyogi D, Kumar R, and Gandhi K S, AIChe J 38 (1992) 1170. Eichenauer W, and Markopoulos J, Z. Metallkd 65 (1974) 649. Talbot D E, The Effects of Hydrogen in Aluminum and Its Alloys, Maney Publishing, London (2004) p 81. Han F, Zhu Z, Gao J, and Song W, Metall MaterTrans B 29 (1998) 1315. Hatch J E, Aluminium: Properties and Physical Metallurgy, ASM Hand Book, New York (1984). Sahu S N, Gokhale A A, and Mehra A, Adv Eng Mater. https://doi.org/10.1002/adem.201600745.