Моделирование распределения легирующих добавок в расплаве при импульсном индукционном нагреве подложки

Исследуется возможность применения импульса высокочастотного электромагнитного поля для разогрева и плавления металла с целью его последующего легирования. С помощью предлагаемой математической модели, описывающей термо- и гидродинамические явления, рассматриваются процессы, включающие разогрев металла, его плавление, конвективный тепломассоперенос в расплаве и затвердевание после окончания импульса. Поверхность подложки покрыта слоем легирующего вещества. Распределение электромагнитной энергии в металле описывается эмпирическими формулами. Плавление и затвердевание металла рассматривается в приближении Стефана. Течение в жидкости описывается уравнениями Навье – Стокса в приближении Буссинеска. По результатам численных экспериментов оценивались структура течения и распределение легирующего вещества в расплаве в зависимости от характеристик нагрева.

Ключевые слова:
численное моделирование, легирование металла, импульсный индукционный нагрев, тепломассоперенос
УДК 519.6:532.517 + 621.7 + 669.17

Моделирование распределения легирующих добавок в расплаве при импульсном индукционном нагреве подложки