اثر ضخامت قالب بر توزیع دما و جریان الکتریکی در ساخت نمونه آلومینا (Al۲O۳) به روش تف جوشی پلاسما جرقه ای (SPS): بررسی عددی

در این پژوهش اثر تغییر ضخامت قالب گرافیتی بر توزیع دما و مصرف توان در فرآیند تف جوشی جرقه ای پلاسما (SPS) نمونه آلومینا بررسی عددی شد. مدل الکتریکی–حرارتی جفت شده با حل معادلات جریان و انتقال حرارت به کمک روش المان محدود در نرم افزار COMSOL پیاده سازی و سه ضخامت قالب (۷، ۱۷ و ۲۷ میلی متر) مطالعه شد. نتایج نشان می دهد با افزایش ضخامت قالب، انباشت حرارتی در قالب افزایش یافته و در نتیجه دمای متوسط نمونه کاهش می یابد. این پدیده منجر به افزایش توان لازم جهت دستیابی به دمای تف جوشی نمونه گردید. تحلیل کانتورهای دما و خطوط جریان الکتریکی نشان می دهد که برای نمونه نارسانا (آلومینا) گرمایش نمونه تنها از طریق هدایت حرارتی از قالب انجام می شود و توزیع جریان در گرافیت تعیین کننده الگوی تولید گرمایش ژول است. صحت سنجی مدل با داده های مرجع گزارش شده در مراجع همخوانی قابل قبولی دارد. یافته ها چارچوبی عملی برای انتخاب هندسه قالب جهت بهینه سازی یکنواختی دما و کاهش مصرف انرژی در فرآیند SPS ارائه می دهند.

کلیدواژه ها:

تف جوشی پلاسما جرقه ای ، سرامیک فوق دما بالا ، آلومینا ، المان محدود ، SPS