Моделювання дифузії газу в металевій пластинці за наявності фазового перетворення
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.4.348Ключові слова:
газ, метал, дифузiя, фазове перетворення, рухома границяАнотація
В статтi пропонується модель, яка описує дифузiю газу в металевiй пластинцi. Модель базується на припущеннi, що при проникненнi газу в метал, коли концентрацiя газу перевищує певне критичне значення, вiдбувається фазове перетворення, в результатi чого властивостi системи змiнюються якiсним чином. В рамках моделi наявнiсть фазового перетворення враховується через змiну значення коефiцiєнта дифузiї газу в металi. Зокрема, розглядається система, що складається з двох фаз, якi вiдрiзняються значенням коефiцiєнта дифузiї, а границя подiлу цих фаз рухається внаслiдок дифузiї газу. Також у моделi припускається, що на границi подiлу фаз концентрацiя газу в кожнiй фазi фiксована i є вiдомою. Аналiтичний розв’язок отримано в наближеннi, що швидкiсть дифузiйних процесiв у металевiй фазi (вихiдний стан металевого зразка) значно бiльша за швидкiсть дифузiйних процесiв у газованiй фазi (виникає внаслiдок фазового перетворення), а остання значно бiльша за швидкiсть руху границi подiлу фаз. На основi моделi розраховано профiль просторового розподiлу концентрацiї газу у газованiй фазi та отримано аналiтичну залежнiсть для закону руху границi подiлу фаз.
Посилання
A.V. Gapontsev, V.V. Kondratyev. Hydrogen diffusion in disordered metals and alloys. Usp. Fiz. Nauk 173, 1107 (2003) (in Russian). https://doi.org/10.3367/UFNr.0173.200310c.1107
Hydrogen in Metals III: Properties and Applications. Edited by H. Wipf (Springer, 1997).
G. Douglas, D. Ivey, O. Northwood. Storing energy in metal hydrides: a review of the physical metallurgy. J. Mater. Sci. 18, 321 (1983). https://doi.org/10.1007/BF00560621
J.H. Woo, C.B. Jung, J.H. Lee, K.S. Lee. Electrochemical characteristics of nanocrystalline ZrCr2 and Mg2Ni type metal hydrides prepared by mechanical alloying. J. Alloy. Compd. 293-295, 556 (1999). https://doi.org/10.1016/S0925-8388(99)00411-9
N. Cui, P. He, J.L. Luo. Synthesis and characterization of nanocrystalline magnesium-based hydrogen storage alloy electrode materials. Electrochim. Acta 44, 3549 (1999). https://doi.org/10.1016/S0013-4686(99)00115-2
X. Yao, C.Z. Wu, H. Wang, H.M. Cheng, G.Q. Lu. Effects of carbon nanotubes and metal catalysts on hydrogen storage in magnesium nanocomposites. J. Nanosci. Nanotechn. 6, 494 (2006). https://doi.org/10.1166/jnn.2006.098
X. Yao, Z.H. Zhu, H.M. Cheng, G.Q. Lu. Hydrogen diffusion and effect of grain size on hydrogenation kinetics in magnesium hydrides. J. Mater. Res. 23, 336 (2008). https://doi.org/10.1557/JMR.2008.0063
C. Schuh. Modeling gas diffusion into metals with a moving-boundary phase transformation. Metallurg. Mater. Trans. A 31A, 2411 (2000). https://doi.org/10.1007/s11661-000-0186-z
N. Teichman, M. Hamm, A. Pundt. Fast lateral hydrogen diffusion in magnesium-mydride films on sapphire substrates studied by electrochemical hydrogenography. Int. J. Hydrogen Energ. 43, 1634 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.101
Y. Zhou, T.H. North. Kinetic modelling of diffusion-controlled, two-phase moving interface problems. Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 1, 505 (1993). https://doi.org/10.1088/0965-0393/1/4/012
M. Martin, C. Gommel, C. Borkhart, E. Fromm. Absorption and desorption kinetics of hydrogen storage alloys. J. Alloy. Compd. 238, 193 (1996). https://doi.org/10.1016/0925-8388(96)02217-7
R.E. Pawel. Diffusion in a finite system with a moving boundary. J. Nucl. Mater. 49, 281 (1973). https://doi.org/10.1016/0022-3115(74)90040-3
H. Basirzadeh, A.V. Kamyad. An approach for solving of a moving boundary problem. J. Appl. Math. Comput. 14, 97 (2004). https://doi.org/10.1007/BF02936101
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
