Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 66, Issue: 4, 2014
  • pp: 446-450

download: article (PL)

Modelling of temperature distribution in the Bridgman type toroidal apparatus

Abstract (EN)

The simulation was aimed to determine the temperature distribution in the Bridgman-type toroidal apparatus in the initial stage of the sintering process. Calculations were performed using the finite element method (FEM). A geometric model, which mapped a graphite heating element, sintered material and mineral-polymer gaskets, fulfilling also the role of a medium for pressure transmission, and both electrical and thermal insulator, was used. Heating in the model was realized by the flow of electric current whose changes as a function of time correspond to actual values, which occur during the sintering process in a high-pressure high-temperature apparatus (HPHT). Verification of the results was made on the basis of comparison of the calculated values of current voltage, current flow, and temperature to the values recorded in the control measurements. The resulting good agreement between calculated and measured values allows further development of the presented model, including next stages of the HPHT process.

Keywords (EN): Temperature distribution, Simulation, FEM, Bridgman type toroidal anvil, HPHT apparatus

Modelowanie rozkładu temperatury w toroidalnej komorze Bridgmana

Grabowski G., Klimczyk P.

Abstract (PL)

Przeprowadzona symulacja miała na celu określenie rozkładu temperatury w toroidalnej komorze Bridgmana w początkowym etapie procesu spiekania. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych (MES) i wykorzystano w nich model geometryczny, odwzorowujący grafitowy element grzejny, w którym umieszczony był spiekany materiał oraz otaczające go kształtki mineralno–polimerowe, pełniące równocześnie rolę medium przenoszącego ciśnienie, izolatora elektrycznego i cieplnego. Nagrzewanie w modelu jest realizowane przepływem prądu elektrycznego, którego zmiany napięcia i natężenia w funkcji czasu odpowiadały rzeczywistym wartościom występującym podczas procesu spiekania z wykorzystaniem aparatury wysokociśnieniowo-wysokotemperaturowej - HPHT (ang. high pressure high temperature). Weryfikacji wyników, a w szczególności poprawności zastosowanych w obliczeniach stałych materiałowych, dokonano na podstawie porównania wartości napięcia i natężenia przepływającego prądu oraz temperatury - obliczonych na podstawie modelu - z wartościami zarejestrowanymi podczas pomiarów kontrolnych. Uzyskana dobra zgodność wartości porównawczych dla prezentowanego modelu pozwala na jego dalszą rozbudowę, uwzględniającą kolejne etapy procesu HPHT.

Keywords (PL): rozkład temperatury, modelowanie, MES, toroidalna komora Bridgmana, HPHT

return…