Течение расплава стекол на основе селенида мышьяка в каналах круглого и кольцевого сечения тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ
|
Шапошников, Роман Михайлович
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Нижний Новгород
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.04
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
□ОЗОбЗЗТЭ
На правах рукописи
Шапошников Роман Михайлович
Течение расплава стекол на основе селенида мышьяка в каналах круглого и кольцевого сечения
(специальность 02 00 04 - физическая химия)
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
2 4 МАЙ 2007
Нижний Новгород - 2007
003063379
Диссертационная работа выполнена в Институте химии высокочистых веществ РАН
Научный руководитель:
Доктор химических наук, член-корреспондент РАН, профессор Чурбанов Михаил Федорович
Научный консультант
Кандидат технических наук Шабаров Василий Владимирович Официальные оппоненты
Доктор химических наук, профессор Емельянов Даниил Николаевич Доктор технических наук Кириллов Юрий Павлович
Ведущая организация
Институт общей и неорганической химии РАН
Защита состоится «С?» ЛУХ& 2007 года в « ** » час на заседании диссертационного совета Д-002 104 01 по химическим наукам в Институте химии высокочистых веществ РАН (603950, г Нижний Новгород, ул Тропинина, 49)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии высокочистых веществ РАН
2007 г
Ученый секретарь диссертационного совета дх н
Е М Гаврищук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ Стекла на основе селенида мышьяка являются перспективными материалами для волоконной оптики среднего ИК-диапазона Стекла систем Ав-Бе, Ав-Бе-З, АБ-Бе-Те пригодны для изготовления световодов с высокой прозрачностью в интервале спектра 2 -11 мкм Теоретическое значение минимальных оптических потерь в селе-ниде мышьяка оценивается величиной 0 05 - 0 1 дБ/км в интервале длин волн 5-6 мкм [1] Уровень потерь, достигнутый к настоящему времени в лучших образцах стекла, - 60 дБ/км на длине волны 5 56 мкм и 650 дБ/км в области генерации С02-лазера (92- 109 мкм) [ 2 ] Прозрачность стекол на основе А525с3 чувствительна к присутствию примесей кислорода, водорода, углерода
Основные способы изготовления халькогенидных световодов - вытяжка расплава из двойного тигля и метод «штабик - трубка» Основным функциональным устройством двойного тигля является фильера из двух кон-центрично расположенных трубок По центральному круглому каналу течет расплав сердцевины, по наружному кольцевому - оболочечный расплав На выходе они образуют так называемую луковицу, перетягиваемую в двухслойный световод Геометрия световода определяется параметрами двойной фильеры, объемными скоростями истечения расплава из круглого и кольцевого каналов Как показали работы по получению световодов с низкими оптическими потерями из сульфидно-мышьякового стекла, метод двойного тигля имеет ряд преимуществ по сравнению с методом «штабик-трубка» При изготовлении световодов из стекол на основе селенида мышьяка методом двойного тигля возникает ряд трудностей, связанных с особенностями материала
1) Стеклообразный селенид мышьяка непрозрачен в видимом диапазоне Поэтому непосредственный визуальный контроль диаметра сердцевины волокна в ходе вытяжки затруднен Возникает задача контролировать процесс формования волокна, исходя из влияния внешних условий ( температура, давление инертного газа над расплавом, радиус и длина каналов фильеры тигля) на геометрию волокна Это требует обстоятельного исследования течения стеклообразующего расплава в круглом и кольцевом каналах
2) Стекла системы АБ-8е, Аз-Бе-Б, АБ-Бе-Те склонны к кристаллизации, результатом которой является ухудшение их прозрачности Кристаллизация имеет место и при вытяжке волокна Поэтому необходимо найти тем-пературно-временные режимы, при которых кристаллизация расплава была бы минимальна
Перечисленные особенности материала не позволяют напрямую использовать для стекол систем Аз-Бе, Аз-Бе-Б, Ай-Бе-Те технические и методологические решения, найденные для изготовления световодов из стекла А82Бз, ближайшего аналога стеклообразного селенида мышьяка Для реализации достоинств стекол систем Ав-Бе, Ая-Бе-Б, Ая-Бе-Те как материалов волоконной оптики требуется определить отсутствующие в литературе данные о реологических характеристиках расплавов этих стекол Полученная информация даст возможность оптимизировать изготовление волоконных световодов методом двойного тигля
Цель работы исследование течения расплава стекол на основе селенида мышьяка в круглом и кольцевом каналах , получение количественных данных о скорости течения как функции температуры и давления , радиуса и длины каналов , использование найденных закономерностей и особенностей при изготовлении световодов методом двойного тигля Основные исследования были выполнены с АэгБез как типичным представителем этой группы стекол Научная новизна
Разработана методика исследования течения расплава стекла в каналах круглого и кольцевого сечения Впервые исследовано течение селенида мышьяка в этих каналах в интервалах температур 280 - 450°С и давлениях инертного газа над расплавом до 1 5 105 Па Установлено, что в температурной области 280 - 310°С расплав ведет себя как вязкопластическая жидкость В интервале 370 - 450° С его поведение ближе к поведению ньютоновской жидкости По результатам исследования течения расплава в области температур 280 - 310°С , соответствующих вязкопластическому характеру течения расплава, построена модель для расчета параметров течения , на основании которой определены предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость селенида мышьяка, сульфоселенидных и селенотел-луридных стекол
Практическая значимость работы
Полученные температурные зависимости реологических характеристик стекол (предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость) дают возможность априорной оценки условий изготовления световодов с заданными геометрическими параметрами
Результаты исследования влияния кристаллизации на скорость течения, полученные в настоящей работе, позволили сформулировать требования к температурно-временным режимам процесса изготовления световодов из стекол систем Ав-Зе, Ав-Бе-Б, Ав^е-Те
Апробация работы. Результаты работы были представлены на XI Конференции по химии высокочистых веществ (г Нижний Новгород, май 2000 г), XII Международном симпозиуме по неоксидным стеклам и перспективным материалам (г Флорианополис, Бразилия, апрель 2000 г), XIII Международном симпозиуме по неоксидным и новым оптическим стеклам
(г Пардубице, Чешская Республика, сентябрь 2002 г ), XII Конференции по химии высокочистых веществ (г Нижний Новгород, июнь 2004 г ) Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей в отечественных журналах, тезисы 4 докладов на конференциях
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения и 4 глав, выводов, списка цитируемой литературы ( 80 наименований ), включает 35 таблиц и 27 рисунков Общий объем работы составляет 101 страницу Во введении дается общая характеристика работы, приводится ее цель Показана актуальность работы с научной и практической точек зрения Глава 1 содержит обзор литературных данных о методах получения, структуре и свойствах стекол на основе селенида мышьяка, о методах получения и свойствах волокон из этих стекол На основании литературных данных формулируется задача исследования и уточняется цель работы В главе 2 изложены методика и результаты исследования течения селенида мышьяка в каналах круглого сечения Показано, как влияют на скорость течения температура, давление, геометрические параметры канала Выявлено влияние кристаллизации на процесс течения Третья глава содержит результаты экспериментов по исследованию течения расплава селенида мышьяка в канале кольцевого сечения Четвертая глава посвящена обсуждению полученных результатов Обобщаются результаты исследования и формулируются требования к условиям проведения вытяжки волокна из селенида мышьяка методом двойного тигля На защиту выносятся:
Результаты экспериментального исследования течения расплавов стекол на основе селенида мышьяка в каналах круглого и кольцевого течения и их интерпретация в рамках существующих реологических моделей
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
При вытяжке волокна следует обеспечить требуемые значения диаметров сердцевины и оболочки Они связаны с технологическими параметрами вытяжки следующими соотношениями Qc
Dc= (--------------),/2 (1)
0 785 Vv Qc + Qo
D0=(-.............),/2 (2)
0 785 Vv D0 - De Qc
Д = —........= 05Do(l - (..........-)"2) (3)
2 Qc+Qo
где Dc - диаметр сердцевины, м D0 - диаметр оболочки, м , Д - толщина оболочки, м Qc - скорость течения расплава стекла в круглом канале, м3/с
(20 - скорость течения расплава стекла в кольцевом канале, м /с Уу - скорость вытяжки волокна, м/с
Геометрические характеристики волокна определяются объемной скоростью течения расплавов стекла сердцевины и оболочки по круглому и кольцевому каналам двойного тигля Для управления геометрическими параметрами необходимо знать особенности течения расплава в канале тигля, характер зависимости скорости течения от внешних условий Схема установки Установка по измерению скорости течения расплава изображена на рис 1 Печь (2) представляет собой массивный алюминиевый блок с нагревателем сопротивления Точность поддержания температуры в процессе эксперимента не выходила за пределы ± 3°С в интервале температур 280 - 460 °С Контейнер (1) размещался в полости печи, при этом стекло находилось вдали от ее краевых зон Для уменьшения влияния конвекции на температуру в печи, диаметр полости был на 1 5 см больше диаметра контейнера Во время эксперимента полость закрывалась сверху наглухо, снизу - диафрагмой с отверстием для волокна Давление инертно-
го газа (особо чистый аргон) над расплавом стью ±0 01 атм
поддерживалось с точно-
Рис 1 Схема установки для исследования течения стекла -через цилиндрический канал
1- контейнер с исследуемой фильерой
2- печь
3- система поддержания давления инертного газа над расплавом
За - манометр
36 - стабилизатор давления г
4- барабан приемного устройства
5 - термопары
6 - уплотнительная головка
Методика эксперимента. Стекло определенного состава в виде компактного стержня помещали в кварцевый контейнер (1), находящийся в печи (2) , нагретой до необходимой температуры Для измерения температуры использовали две термопары «хромель-алюмель» (5) Через уплот-нительную головку (6) контейнер (1) подсоединяли к системе напуска инертного газа (3) После этого устанавливали необходимое давление над расплавом Вытекающий за определенный период времени из фильеры расплав отбирали в виде волокна, наматываемого на барабан приемного устройства (4) Волокно, вытянутое за фиксированные промежутки времени, взвешивали Время отбора - 1 минута Отношение массы стекла ко времени истечения представляет собой массовую скорость истечения се-ленида мышьяка Каждое экспериментальное значение скорости истечения получали как среднее из пяти измерений Используя зависимость плотности селенида мышьяка от температуры [3 ], массовую скорость пересчитывали в объемную и строили график зависимости объемной скорости истечения от параметров эксперимента
Значения числа Рейнольдса малы из-за высокой вязкости расплава и малых скоростей течения Для расплава селенидного стекла при течении в круглом канале диаметром 4 мм, длиной 120 мм со средней скоростью 5 10"4 м/с при температуре 420°С ( вязкость - 25 Пас) число Рейнольдса составляет 3 6 10~4 При температурах ниже 420°С значения числа Рейнольдса были еще меньше Течение расплава в канале в условиях эксперимента можно считать ламинарным
Теплоотвод по волокну также не вносит существенного вклада в неизо-термичность При изменении скорости вытяжки, а вместе с ней и толщины волокна, изменения скорости течения селенида мышьяка не превышают экспериментальной ошибки В пределах погрешности эксперимента течение можно считать изотермичным
При отработке методики выяснилось, что на скорость течения влияют такие факторы, как способ загрузки стекла в контейнер (компактный образец или осколки стекла небольших размеров ), изменение состава стекла (увеличении содержания селена на 2 5 % в стекле АБгЗез приводит к возрастанию скорости течения на 40 % ) Установлено, что способ отбора вытекающего расплава и изменение скорости вытяжки не влияют на величину скорости истечения в пределах погрешности измерения При изменении давления или температуры существует переходный период (от 3 до 5 минут), за который происходит изменение скорости течения от первоначального значения до соответствующего новым условиям Стеклообразный селенид мышьяка, использованный в экспериментах, был получен прямым синтезом из особо чистых мышьяка ( осч 22-4) и селена ( осч 17-
4 ) Погрешность при определении скорости истечения в наших экспериментах по описанной методике не превышала 10 % Предварительные исследования по отработке методики эксперимента показали следующую структуру погрешности измерения скорости вклад колебаний температуры - 8 %, давления -01%, диаметра фильеры - 1 % Данные по расплавам стекол систем Лз-Бе-Те и ЛБ-Бе-Б получены в экспериментах по вытяжке световодов методом двойного тигля Исследовано течение стекол состава Аз^Бе^Тего, АБ^езоТезо, АБ^е^Тею, АБ^е^ю, АБадБе^Зго, Аз^ЗезоБзо, Аз^юЗегсАо , АБ^Бек^о, Ав^Збо ,
Результаты эксперимента.
Исследовано течение расплава АвгЗез через круглые каналы диаметром 3 3 -68 мм и кольцевые каналы с внешним диаметром 91-118 мм, внутренним диаметром 4 1-76 мм, длиной 40 - 120 мм в интервалах температуры 285 - 470°С под давлением до 1 5 105 Па Для интервала температур 375 -470°С характерно отсутствие влияния кристаллизации на скорость течения В интервале температур 310 - 375 °С наблюдалось сильное влияние кристаллизации расплава на скорость его течения В этой области отсутствует установившийся режим течения Скорость течения возрастала, затем снижалась до нуля Для области температур 285 - 310°С влияние кристаллизации на скорость течения минимально, и достигается установившийся режим течения
Экспериментальные данные о зависимости скорости течения от длины круглого канала показаны на рис 2 1 00 • 90 ■ 80 -
1 70 "
| во:
® "
ь- _ 50 -
о "о 40 -о.
§ 30 -
20 -1 0 -0
и
—X—
16
—1—
22
Длина фильеры"1,м"1
Рис 2 Зависимость скорости течения расплава селенида мышьяка от длины фильеры диаметром 4 8 мм при температуре 420°С и давлении 51 кПа
На рисунке 3 приведена зависимость скорости течения от радиуса канала
Радиус фильеры,м 103 Рис 3 Зависимость скорости течения расплава селенида мышьяка от радиуса фильеры при температуре 430°С и давлении 51 кПа
На рис 4 в качестве примера приведена зависимость скорости течения селенида мышьяка от давления для фильеры диаметром 3 9 мм и длиной 120 мм , при температурах 380 и 375°С
Рис 4 Зависимость скорости течения расплава стекла состава Ая^е«) от давления для фильеры диаметром 3 9 мм и длиной 120 мм 1 - 380°С, 2 - 375°С
На рисунке 5 представлены результаты эксперимента при температурах 290 °С и 305 °С с каналом диаметром 4 5 мм Видно, что существует пороговое значение давления, при превышении которого расплав начинает течь
по каналу
Рис 5 Зависимость скорости течения А528е3 от давления Фильера диаметром 4 5 мм, длиной 120 мм 1 - 305°С, 2 - 290 °С
При переходе к кольцевым каналам характер зависимостей скорости течения расплава от параметров фильеры и условий процесса качественно не изменился
Влияние кристаллизации на результаты эксперимента.
В условиях формования волокна существенно, ведь расплав находится при температурах ниже температуры кристаллизации, поэтому возможен переход «стекло-кристалл» Кристаллизация снижает скорость течения расплава, и тем сильнее, чем больше время выдержки расплава при температуре эксперимента При гомогенной кристаллизации стекла АвгЗез линейная скорость роста кристаллов имеет ненулевые значения в интервале 270 -365 °С и максимальна при 345 °С [4] В этой же области температур находятся значения вязкости расплава, оптимальные для вытяжки волокна методом двойного тигля При повышенной температуре вытяжки (>370 °С) процесс идет в трудно управляемой области малых значений вязкости, на грани неконтролируемого слива расплава Вытяжка при температуре ниже 320 °С переводит процесс в область высоких значений вязкости селе-нида мышьяка (104 - 105 Па с) Из - за высоких значений вязкости расплава влияние кристаллизации на процесс в этой температурной области сильно не сказывается Процесс реализуется при более высоких значениях давления, больших диаметрах и меньших длинах канала
Характеризуя вероятность кристаллизации расплава селенида мышьяка, можно выделить 3 области температуры При температурах ниже 310 °С кристаллизация селенида мышьяка минимальна В этой области возможна вытяжка волокна В интервале температур 310 - 370 °С кристаллизация значительна В области температур выше 370 °С кристаллизация отсутствует
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Модель течения расплава селенида мышьяка в условиях вытяжки волокна.
Выделяют несколько реологических типов жидкости [5] Ньютоновскими называют жидкости, текущие при любом давлении, большем нулевого Их вязкость не зависит от давления Для априорной оценки скорости течения ньютоновской жидкости по круглому каналу удобно использовать уравнение Пуазейля (4) В это уравнение входят такие величины, как длина и радиус канала, вязкость жидкости и избыточное давление инертного газа над расплавом
к ДР!*4
<2 =--------------------------(4),
8 ц Ь
где С? - скорость течения, К - радиус канала, Ь - длина канала АР - избыточное давление газа над жидкостью, г| - вязкость жидкости Существуют жидкости, вязкость которых является функцией давления Их относят к неньютоновским Дилатантной называется жидкость, текущая при любом давлении, с ростом давления вязкость ее растет Псевдопластичная - жидкость, текущая при любом давлении, для которой вязкость уменьшается с ростом давления Вязкопластичная жидкость начинает течь лишь при давлении, превышающем предел пластичности
Экспериментальные данные по зависимости скорости течения расплава селенида мышьяка от давления (рис 5) свидетельствуют, что при заданной температуре расплав селенида мышьяка начинает движение при превышении избыточного давления над расплавом некоторой критической величины (предельного давления) Предельное давление достигает 75000 Н1м2 и соизмеримо с избыточным давлением, реализуемым в опытах Согласно существующим реологическим моделям, это типично для вязкопластической жидкости, течение которой возможно только в том случае, когда касательные напряжения в жидкости превышают некоторую предельную величину т0 (напряжение сдвига) [5] Это обстоятельство говорит о целесообразности рассмотрения экспериментальных данных с позиций реологических моделей для вязкопластической, а не для ньютоновской жидкости Сравнение экспериментальных зависимостей скорости течения расплава от температуры , давления и размеров канала с расчетными, полученными по уравнению Пуазейля с использованием литературных значений вязкости, показало их расхождение Экспериментальные значения существенно ниже расчетных Величина расхождения
увеличивается с понижением температуры При течении расплава селени-да мышьяка в канале диаметром 4 2 мм и длиной 120 мм при температуре 420 °С расхождение составляет 70 %, а при температуре 300 °С - в 4 раза
В теоретической гидродинамике обычно при описании течения вязкопластических жидкостей используют реологическую модель Бин-гама Для установившегося осесимметричного течения в длинной цилиндрической трубе, в поперечных сечениях трубы, удаленных от ее концов, связь между напряжениями и осевыми скоростями имеет по модели Бингама вид
,дУу
T=To+jU-— при т>То,
(5)
Vy = const при Т < То ,
где т0 - предельное напряжение сдвига, ц'— пластическая вязкость, Vy — осевая скорость в поперечном сечении трубы на расстоянии г от оси трубы
Расчет параметров течения в круглом канале с использованием модели Бингама ***
Течение вязкопластической жидкости в круглом и кольцевом канале изучали с использованием прикладного пакета программ ANSYS, основанного на методе конечных элементов Гидродинамический блок пакета Flotran напрямую не предусматривает возможности реализации модели Бингама, т к в модели используется область, где значение вязкости стремится к бесконечности Поэтому была построена модель, весьма близкая к ней и называемая в вычислительной гидродинамике моделью «би-вязкости» В используемой модели область, в которой вязкость бесконечна, заменена областью с очень большим, но конечным значением вязкости, превышающим значение пластической вязкости на 2-3 порядка
Уравнения осесимметричного движения жидкости в канале в цилиндрической системе координат имеют вид
д2Уг , 1 дУг Уг , д2Уг
дг2 г дг г2 ду2 ,
д2Уу , 1 дУу д2Уу
+ Р8 >
Эг дг ду ) ду и [ дг2 г дг ду2
IV г , Уг .дУу _0
дг г ау
где Уу, Уг - компоненты соответственно осевой и радиальной скорости, р - давление, р = 4550кг/м3 - плотность жидкости ,
# = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения, /л - текущая вязкость модели «би-вязкости»
***анализ выполнен совместно с к т н Шабаровым В В
Ее величина вычисляется в модели вязкопластической жидкости пакета АЫЗУ8 последовательными приближениями по формулам
х
и ' + —, О > — О И
ц " , й < -—-
(7)
где О:
{ЪУу дУг
дг Эу /
р/ - пластическая вязкость, ц." - вспомогательное значение вязкости модели «би-вязкости», используемое для реализации модели Бингама блоком пакета БЫгап Рис 6 иллюстрирует модель Бингама и модель «би-вязкости»
Б
Ц"- Ц'
Рис 6 Мо; ма и «би-вязкости»
ц" - вспомогательная вязкость модели «би-вязкости» , ц - пластическая вязкость , |1 - ньютоновская вязкость, т - напряжение сдвига, т0 - предельное напряжение сдвига, Б - параметр модели «би-вязкости» То
-------- - критическое значение параметра модели «би-вязкости»
ц"- ц'
На неизвестной до решения задачи свободной поверхности жидкости, выдавливаемой из фильеры, ставятся, как это принято в зада-
в
чах гидродинамики со свободными границами, кинематическое и динамическое граничные условия Ар = pgh,
ЭФ ЭФ,, ЭФ,. . (8) -+ —-У у + — Vr =0,
Э t ду У дг
где Ф (t, у, г) = 0 - уравнение свободной поверхности жидкости (в начальный момент времени у = 0), h (t, у, г) — расстояние по вертикали в момент времени t от точки свободной поверхности с координатами (у, г) до входа в канал ( при t = 0 —» h = OA)
Численный эксперимент по течению расплава As2Se3 в круглом канале.
В численном эксперименте исследовалось радиальное распределение скорости течения расплава в каналах круглого сечения Алгоритм расчета был следующим по уравнениям (6) рассчитывали профиль скоростей при различных значениях ц и т0 В результате расчета находили такие значения ц, т0 и радиальное распределение скорости , при которых расчетное
и экспериментальное значения скорости истечения расплава совпадали Результаты расчета приводятся для фильеры с диаметром канала DBb]X = 0,0045л< , избыточного давления на входе Дрвк = 150 000Н/м2 и значений т0 = 220Н/м2,ц' = 7830 Н с/м2, ц" = 7830000 Нс/м2 Порядки этих величин обеспечивают приемлемое согласие расчетов с результатами опытов
Расчетная область представляет собой собственно область внутри канала (контейнер - ABCL, канал - LCDO), а также часть пространства в объеме кругового цилиндра высоты 0,015л/ (ОК) и радиуса ОЕ, непосредственно примыкающего к выходу из канала (см рис 7) Расчеты проводились с использованием метода конечных элементов На расчетной области строилась сетка, разбивающая область на множество конечных элементов В зависимости от количества и равномерности этих элементов меняется точность и быстрота расчета Оптимальным с точки зрения точности и времени счета является сетка с равномерным разбиением в направлении г и неравномерным разбиением по у со сгущением к входу и выходу из канала фильеры , т е к точкам L и С, а также О и D (см рис 4 2) Общее число конечных элементов порядка 25000, максимальное число элементов при исследовании точности численного решения задачи порядка 125000 12
Рис 7 Расчетная область в круглом канале
Значительная часть численного эксперимента была посвящена изучению выхода расплава из канала фильеры и его вытягиванию до радиусов 1-4 104 м В районе нижней расчетной границы формируется так называемая "луковица", из которой образуется свободная струя тяжелой жидкости с радиусом, равным радиусу световода Характерно, что давление в месте формирования "луковицы", обусловленное весом жидкости, практически не передается в район выхода жидкости из канала фильеры На выходе из канала избыточное давление близко к 0, т е при указанных радиусах световода геометрические и динамические характеристики струи не оказывают заметного влияния на объемный секундный расход жидкости Этот расчетный результат полностью согласуется с результатами опытов при изменении угловой скорости вращения барабана, т е изменения давления на нижней границе "луковицы", изменяется только радиус вытягиваемого световода, изменения же расхода жидкости при этом экспериментально не обнаруживается Скорость движения жидкости невелика, силы инерции жидкости малы по сравнению с силами давления и трения Изменение величины радиуса кривизны входа в канал в достаточно широком диапазоне (г от 0 до 0,0005м) и измельчение сетки в области сопряжения контейнера и канала не приводили к заметному изменению скоростей и давлений в основной части канала фильеры, т е не меняли объемного расхода жидкости из фильеры Силы трения на участке АВСЬ существенно меньше сил давления, поэтому потери давления на преодоление сил трения в контейнере фильеры оказываются весьма малыми На рис 8 приведено поле скоростей по сечению круглого канала диаметром 4 2 мм при течении в нем селенида мышьяка , при температуре 305 °С и давлении 1 4 атм
о о о. о
координата, мм
Рис 8 Радиальное распределение скорости течения расплава селенида мышьяка в канале круглого сечения диаметром 4 2 мм, длиной 140 мм для расплава селенида мышьяка при течении ньютоновской жидкости (кривая 1) и жидкости Бингама (кривая 2) при температуре 305 °С и давлении 1 4 атм
Для жидкости Биигама расчет проведен с использованием значений пластической вязкости и предельного напряжения сдвига, полученных в работе, а для ньютоновской - с использованием динамической вязкости, приведенной в [5]
Как видно из рисунка 8, распределение скоростей в поперечных сечениях канала (по радиусу) для вязкопластической жидкости отличается от параболического распределения течения ньютоновской жидкости в длинной цилиндрической трубе [5] Часть жидкости, расположенная в некоторой области, непосредственно прилегающей к оси канала (трубы), движется как твердое тело, т к скорости всех частиц жидкости в этой области одинаковы В то же время вблизи стенок канала скорости распределены по параболическому закону и на некотором расстоянии от оси симметрии равномерное распределение скоростей переходит в параболическое Различный характер радиального распределения скорости для ньютоновской и вязкопластичной жидкости объясняет существующее расхождение результатов расчета по уравнению Пуазейля (4) и экспериментов
Течение жидкости в канале осесимметричное и одномерное (V, = 0) за исключением участков, примыкающих к его входу-выходу Малость инерционных сил в жидкости в сравнении с силами давления и трения допускает аналитическое решение задачи, Г Генки в [6 ] для объемной скорости течения продавливаемой пластической массы через цилиндрический канал круглого сечения получил выражение (9)
г4 Д р г3 т0 2 Ь3 т04
0=(я/ц)(-................ + --------------) (9),
8 Ь 3 3(Др )3
где О - скорость течения расплава, м/с , г - радиус канала, м т0 - предельное напряжение сдвига, Н/м2 , ц - пластическая вязкость, Па с, Ь - длина канала, м ,Д р - избыточное давление газа над расплавом, Па
Это уравнение - аналог уравнения Пуазейля (4) для течения в цилиндрическом канале круглого сечения Оно пригодно для расчета не ньютоновской, а вязкопластичной жидкости При т0 = 0, когда вязкопластичная жидкость переходит в ньютоновскую, уравнение (9) переходит в уравнение Пуазейля (4) Зависимость скорости течения от давления, полученная на основании уравнения (9), имеет сложный характер При малых значениях Д р скорость течения постоянна и равна нулю При давлении, большем предельной величины для данной температуры, это кривая При дальнейшем росте Д р последний член уравнения уменьшается, по сравнению с остальными им можно пренебречь При этом зависимость скорости течения от давления становится линейной По уравнению (9) и проводили расчет скорости течения расплава селенида мышьяка в каналах
круглого сечения Результаты расчета представлены на рис 9 сплошной кривой совместно с экспериментальными точками
Давление, 10 Па
Рис 9 Зависимость скорости течения селенида мышьяка от давления Фильера диаметром 4 5 мм, длиной 120 мм 1 - 305°С , 2 - 290 °С Точки - экспериментальные значения, кривые - результат расчета по (9) Пластическая вязкость и предельное напряжение сдвига являются физико-механическими параметрами расплава, необходимыми для описания его течения в каналах Зависимость в форме, удобной для расчета пластической вязкости от температуры, для селенида мышьяка имеет вид (Т = 285 - 320 °С)
зз 286 ц' = 20000е ' т
Т
Пас (10)
Зависимость предельного напряжения сдвига ъ от температуры для селенида мышьяка близка к линейной и удовлетворительно описывается аппроксимирующей функцией
ть =-18 Г+5750 Па (11) Таблица 1 Пластическая вязкость и предельное напряжение сдвига, рассчитанные по результатам эксперимента с каналами кольцевого и круглого сечения для селенида мышьяка___
т, °с т0, Н/м2 ц', кН с/м2
290 510 14,0
295 420 9,45
300 300 8,15
Таблица 2 Пластическая вязкость, рассчитанная по результатам эксперимента с каналами кольцевого и круглого сечения для стекол системы As4q Sx Sei х_
т, Пластическая вязкость, Па с
°с Х=0, Х=0 1 Х=0 2 Х=0 3 Х=0 4 Х=0 5 Х=0 6
285 22000 21500 21000 20500 20000 19500 19000
290 17000 16500 16000 15500 15000 14500 14000
300 13000 12500 12000 11500 11000 10500 10000
Таблица 3 Предельное напряжение сдвига, рассчитанное по результатам эксперимента с каналами кольцевого и круглого сечения для стекол системы Абзд Зе1.х_
Т, Предельное напряжение сдвига, Па
°с Х=0, Х=01 Х=0 2 Х=0 3 Х-0 4 Х=0 5 Х=0 6
285 550 480 408 345 270 200 140
290 475 425 350 295 230 170 125
300 275 250 210 175 145 105 75
Таблица 4 Пластическая вязкость, рассчитанная по результатам эксперимента с каналами кольцевого и круглого сечения для стекол системы As4q Sei х Тех_
т, ц', кН с/м2
°С Х=0 Х=0,1 Х=0,2 Х=0,3
285 19000 18500 17500 17000
290 14000 13000 12500 12000
300 10000 9000 8500 8000
Таблица 5 предельное напряжение сдвига, рассчитанное по результатам эксперимента с каналами кольцевого и круглого сечения для стекол системы Ай40 Эе^х Тех
т, т0, Н/м2
°с Х=0 Х=0,1 Х-0,2 Х=0,3
285 550 440 330 225
290 475 380 295 200
300 280 245 190 140
Расчет параметров течения в кольцевом канале по модели Бингама.
Были проведены моделирование и численный расчет параметров течения расплава Ая28ез в канале кольцевого сечения Исходным для расчетов было уравнение количества движения (12) для элементарного объема кольцевого канала (рис 10)
(рл^-йу) (т-2 -яа2) -р (лг1 -лс?) - ха Ъга йу+т 2лгс!у=0, (12) йу у '
На рисунке 10 изображен элемент жидкости, ограниченный двумя
цилиндрическими поверхностями радиусов а и г, а<г<Ь
Рис 10 Область расчета а - внутренний радиус канала, Ь - наружный радиус канала р - избыточное давление, г - текущий радиус т - касательное напряжение на поверхности текущего радиуса г та - касательное напряжение на внутренней цилиндрической поверхности радиуса а, Уу - компонента скорости, направленная вдоль оси канала
После решения уравнения количества движения (12) для выделенного объема среды было получено выражение для определения объемного расхода при течении вязкопластичестической жидкости в кольцевом канале
2я\( 1 ¿р 2 =— \ т„сн—-а
V II 2 ¿у .
3+й3-
(13)
4 ¿у 16 6
Расчет расхода жидкости в кольцевом канале при известных т0 и ц' несколько сложнее расчета в цилиндрическом канале, поскольку требует предварительного определения напряжения на стенке та Напряжение на стенке определяется из условия непрерывности скорости в различных зонах течения Получено нелинейное алгебраическое уравнение относительно та, решение которого проводится численно
Результаты расчета зависимости объемной скорости течения от давления приведены на рис 11 Точки - экспериментальные значения скорости Из рисунка видно, что экспериментальные значения совпадают с рассчитанными по уравнению (13)
X 0) т <в н
о о
Q. О
О
Давление, 10 Па
Рис 11 Зависимость скорости течения селенида мышьяка от давления для температуры 305°С в канале с внешним диаметром 10 2 мм и внутренним -4 1 мм Точки - экспериментальные результаты Кривая - расчет по уравнению (13 )
координата , мм
Рис 12 Распределение скорости по сечению канала при течении жидкости Бингама по каналу кольцевого сечения Канал внешний диаметр - 11 2 мм, внутренний диаметр - 4 5 мм, Давление - 1 5 атм, температура - 303 °С
На основании полученной модели выполнены расчеты распределения скоростей в кольцевых каналах На рис 12 приведено распределение скорости течения по сечению кольцевого канала внешним диаметром - 112 мм, внутренним диаметром - 4 5 мм при давлении - 1 5 105 Па, температуре -303 °С Максимальная скорость составила 6 6 Ю-9 м/с 18
Результаты проведенного исследования объясняют поведение расплавов стекол на основе селенида мышьяка в процессах изготовления волоконных световодов тигельными методами Понимание характера температурного изменения реологического типа расплавов позволило определить модель течения, адекватно описывающую результаты эксперимента В практическом плане становятся возможными априорный подбор условий изготовления световодов, учитывающий вязкопластический характер расплавов и их склонность к кристаллизации, а также расчет геометрии фильер тигля, обеспечивающий вытяжку волокон с заданной геометрией Для расплавов селенида мышьяка температурные интервалы, в которых кристаллизация минимальна, составляют 295 - 310°С Время вытяжки, при котором кристаллизация не окажет влияния на скорость течения, не должно превысить 45 минут при 310°С и 60 минут при 295°С Рекомендуемые в работе температурно-временные режимы изготовления световодов из стекол систем АБ-Бе, АБ-Бе-Б, АБ-Бе-Те температуры 310 - 290 °С и давления 15-2 атм При этом необходимы двойные тигли с большими диаметрами и малыми длинами каналов
ВЫВОДЫ
1 Исследовано течение расплавов стекол на основе АвгЗез в круглом и кольцевом каналах в интервале температур и давления 280 - 450 °С и 0 - 2 атм соответственно Получены количественные данные о скорости течения как функции температуры и давления, радиуса и длины каналов
2 Установлено, что характер вязкого течения расплавов изменяется с изменением температуры В интервале 370 - 450 °С расплав по поведению ближе к ньютоновским жидкостям, в температурной области 280 - 310 °С расплав течет как вязкопластическая жидкость
3 Построена математическая модель, описывающая движение расплава в каналах тигля в условиях вытяжки волокна Модель позволяет найти профиль скоростей в каналах и значения объемной скорости течения стек-лообразующего расплава в круглом и кольцевом каналах Для расплавов стекол Ай^ез и систем Аз-Я-Бе, АБ-Бе-Те в температурной области вязко-пластического состояния найдены значения предельного напряжения сдвига и пластической вязкости, являющиеся важными параметрами модели и физико-механическими характеристиками расплавов
4 По результатам исследования рекомендованы температурно-временные режимы изготовления волоконных световодов тигельным методом Проведен расчет размеров фильер двойного тигля, обеспечивающих вытяжку световодов с заданными геометрическими характеристиками
ЛИТЕРАТУРА
1 Дианов Е М Оценка минимальных оптических потерь в халькогенидных стеклах Дианов Е М , Петров М Ю , Плотниченко В Г , Сысоев В К // Квантовая электроника 1982 Т 9 №4 С 798-800
2 Власов М А Стеклообразный селения мышьяка с оптическим поглощением 60 дБ/км Власов М А , Девятых Г Г , Дианов Е М // Квантовая электроника 1982 Т 9 № 7 С 1465 - 1466
3 Борисова 3 У Стеклообразные халькогенидные полупроводники JI Химия, 1978 350 с
4 Школьников, Е В Исследование кристаллизации полупроводниковых стекол на основе As2Sc'3 методом ДТА /ЕВ Школьников, Э Ю Бессонова // Изв АН СССР Неорганические материалы - 1977 -Т 13 -№2 - С 361-363
5 Лойцянский ЛГ Механика жидкости и газа М Наука, 1971
6 Г Генки О медленных стационарных течениях в пластических телах с приложениями к прокатке, штамповке и волочению/ / Теория пластичности Сб статей под ред Ю Н Работнова М ГИИЛ, 1948
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ 1 ) М Ф Чурбанов, И В Скрипачев, Г Е Снопатин, Р М Шапошников Течение расплава селенида мышьяка в цилиндрическом канале // Неорганические материалы, 2002, т 39, № 1, с 88 - 93
2) М Ф Чурбанов, В С Ширяев, И В Скрипачев, Г Е Снопатин, В Г Пименов, С В Сметанин, Р М Шапошников, И Е Фалин, Ю Н Пырков, В Г Плотниченко, Волоконный световод из особо чистого стекла AS2S1 ^Sej .¡// Неорганические материалы, 2002, т 38, № 2, с 193-196
3 ) М Ф Чурбанов, Г Е Снопатин, Р М Шапошников, А В Жидков, А К Любимов, В М Сандалов, В В Шабаров Математическое моделирование движения сплошной среды при вытягивании световода через фильеру //Вестник ННГУ Сер Механика 2004 Вып 1(6) С 104
4) М Ф Чурбанов, Г Е Снопатин, Р М Шапошников, А В Жидков, А К Любимов, В М Сандалов, В В Шабаров Течение вязкопластического расплава селенида мышьяка в цилиндрическом канале круглого сечения // Неорганические материалы 2005 т 41 № 11, с 1301 - 1306
5) М Ф Чурбанов, Г Е Снопатин, Р М Шапошников, А В Жидков, А К Любимов, В М Сандалов, В В Шабаров Течение вязкопластического расплава селенида мышьяка в цилиндрическом канале кольцевого сечения // Неорганические материалы 2006 т 42 № 2 с 252 - 256
6) М Ф Чурбанов, В В Шабаров, Г Е Снопатин, Р М Шапошников «Численное исследование устойчивости течения расплава стекла при вытягивании волокна из фильеры» Проблемы прочности и пластичности Межвузовский сборник Издательство ННГУ,
2006, вып 68, стр 111 - 120
7) М Ф Чурбанов , В С Ширяев, Р М Шапошников, А И Сучков, А А Пушкин, В В Герасименко, Е М Дианов, В Г Плотниченко, Ж Люка, Ж Адам Высокочистые стекла систем As - Se - S As - Те - Se и световоды на их основе Неорганические материалы
2007, №4, с 506-511
8)Скрипачев И В Шапошников Р М Измерение скорости течения расплава стекла селенида мышьяка в цилиндрическом канале // Тезисы докладов XI Конференции по химии высокочистых веществ (г Нижний Новгород, май 2000 г) С 227 - 228
9) Scnpachev I V , Snopatin G Е , Shaposhnikov R M The investigation of viscous flow of melt of As2Se3 through cylinder dies // Extended abstracts of XII
International Symposium on Non-Oxide Glasses and New Optic Glasses Florianopohs 2000 P127 - 131
10) Scripachev I V , Snopatin G E , Shaposhnikov R M The investigation of viscous flow of melt of As2Se3 through cylinder dies // Extended abstracts of XIII International Symposium on Non-Oxide Glasses and New Optic Glasses Pardubice 2002 pi83-186
U)PM Шапошников, Г E Снопатин, В С Ширяев Особенности течения расплава селенида мышьяка в круглом и кольцевом каналах //Тезисы докладов XII Конференции по химии высокочистых веществ (г Нижний Новгород, июнь 2004 г) С 270
Подписано в печать 18 04 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1 Зак 428 Тир 100
Типография Нижегородского госуниверситета Лиц ПД № 18-0099 от 04 05 2001 603000, Н Новгород, ул Б Покровская, 37
Введение
Глава 1. Свойства стеклообразного As2Se
1.1. Состав и строение стекол системы As-Se.
1.2. Свойства стекол системы As-Se.
1.3. Получение высокочистых стекол системы As-Se для волоконной оптики.
1.4. Физико-химические свойства стекол систем As-Se-Te , As-Se-S.
1.5. Методы изготовления оптического волокна.
Глава 2. Течение расплава As2Se3 через цилиндрический канал круглого сечения
2.1. Методика эксперимента.
2.2. Результаты эксперимента.
2.3. Зависимость скорости течения от параметров процесса.
Глава 3. Течение расплава As2Se3 через цилиндрический канал кольцевого сечения
3.1. Методика эксперимента.
3.2. Результаты эксперимента.
3.3. Зависимость скорости течения от параметров процесса.
Глава 4. Обсуждение и использование результатов
4.1. Модели течения расплава, адекватно описывающие результаты эксперимента.
4.2. Модель течения расплава селенида мышьяка в условиях вытяжки волокна.
4.3. Пластическая вязкость и предельное напряжение сдвига расплавов стекол систем As-Se, As-Se-S, As-Se-Te.
Актуальность темы. Интерес к световодам, прозрачным в области 2-11 мкм, на основе стеклообразных материалов обусловлен следующими причинами. Излучение среднего РЖ-диапазона - источник информации о наличии слабо нагретых объектов и об их температуре. Это важно для бесконтактного контроля температуры в медицине и технологических процессах, для дистанционного обнаружения целей в военной технике. Во-вторых, излучение ИК-диапазона представляет собой удобную форму энергии для воздействия на биоткани (от мягкого нагревания до испарения, т.е. резки тканей в лазерной хирургии). В третьих, в среднем ИК-диапазоне лежат частоты колебательных переходов химических соединений. Это можно использовать для организации контроля состава жидкостей, газов, биологических объектов для медицинских, экологических и технологических целей (от установления состава лекарств до дистанционного обнаружения метана в шахтах). Одно из основных требований к материалам для изготовления таких световодов - высокая прозрачность в данном интервале спектра. Стекла системы As-Se, As-Se-S, As-Se-Te пригодны для этих целей. Теоретическое значение минимальных оптических потерь в селениде мышьяка оценивается величиной 0.05 - 0.1 дБ/км в интервале длин волн 5-6 мкм. [1] Уровень потерь, достигнутый к настоящему времени в лучших образцах стекла, - 60 дБ/км на длине волны 5.56 мкм и 650 дБ/км в области генерации С02-лазера (9.2 - 10.9 мкм). [2] Прозрачность стекол на основе As2Se3 чувствительна к присутствию примесей кислорода, водорода, углерода. Основные способы изготовления халькогенидных световодов - вытяжка расплава из двойного тигля и метод « штабик - трубка». Основным функциональным устройством двойного тигля является фильера из двух концентрично расположенных трубок. По центральному круглому каналу течет расплав сердцевины, по наружному кольцевому - оболочечный расплав. На выходе они образуют так называемую луковицу, перетягиваемую в двухслойный световод. Геометрия световода определяется параметрами двойной фильеры, объемными скоростями истечения расплава из круглого и кольцевого каналов. Как показали работы по получению световодов с низкими оптическими потерями из сульфидно-мышьякового стекла, метод двойного тигля имеет ряд преимуществ по сравнению с методом «штабик-трубка». При изготовлении световодов из стекол на основе селенида мышьяка методом двойного тигля возникает ряд трудностей, связанных с особенностями материала:
1) Стеклообразный селенид мышьяка непрозрачен в видимом диапазоне. Поэтому непосредственный контроль диаметра сердцевины волокна в ходе вытяжки затруднен. Возникает задача контролировать процесс формования волокна, исходя из влияния внешних условий ( температура, давление, радиусы и длины каналов тигля) на геометрию волокна. Это требует изучения процесса формования волокна, в том числе исследования скорости течения стеклообразующего расплава в круглом и кольцевом каналах. 2) Стекла системы As-Se, As-Se-S, As-Se-Te склонны к кристаллизации, что вызывает ухудшение его прозрачности в ИК-диапазоне. Возникает задача предохранить стеклообразующий расплав от кристаллизации в процессе вытяжки. Для этого необходимо найти температурно-временные режимы, в которых кристаллизация расплава была бы минимальна. Перечисленные особенности материала не позволяют напрямую использовать для стекол систем As-Se, As-Se-S, As-Se-Te технические и методологические решения, найденные для изготовления световодов из стекла As2S3, ближайшего аналога стеклообразного селенида мышьяка. Требовались дополнительные исследования процесса изготовления световодов из стекол вышеперечисленных систем методом двойного тигля. Целью работы было исследование течения расплава стекол на основе As2Se3 в круглом и кольцевом каналах, получение количественных данных о скорости течения как функции температуры и давления, радиуса и длины каналов, использование найденных закономерностей и особенностей при изготовлении световодов методом двойного тигля.
Основные исследования были выполнены с As2Se3 как типичным представителем этой группы стекол. Научная новизна.
Разработана методика исследования течения расплава стекла в каналах круглого и кольцевого сечения. Исследовано течение расплава селенида мышьяка в этих каналах в интервалах температур 280 - 450 °С и давлениях инертного газа над расплавом - до 1.5 105 Па. Установлено, что в температурной области управляемой вытяжки волокна расплав ведет себя как вязкопластическая жидкость. По результатам исследования течения построена модель для расчета параметров течения, на основании которой определены предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость расплава сульфида мышьяка и стекол на его основе.
Практическая значимость работы.
Полученные зависимости характеристик стекол (предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость) от температуры дают возможность расчетным путем априори находить условия для изготовления световодов с заданными геометрическими параметрами.
Результаты исследования влияния кристаллизации на скорость течения, полученные в настоящей работе, позволили сформулировать требования к температурно-временным режимам процесса изготовления световодов из стекол систем As-Se, As-Se-S, As-Se-Te.
Рекомендованные в работе температурно-временные режимы изготовления световодов из стекол систем As-Se, As-Se-S, As-Se-Te использованы на практике.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на XI Конференции по химии высокочистых веществ (г. Нижний Новгород, май 2000 г.); XII Международном симпозиуме по неоксидным стеклам и перспективным материалам (г. Флорианополис, Бразилия, апрель 2000 г.); XIII Международном симпозиуме по неоксидным и новым оптическим стеклам (г. Пардубице, Чешская Республика, сентябрь 2002 г.); XII Конференции по химии высокочистых веществ (г. Нижний Новгород, июнь 2004 г.).
Публикации» По материалам диссертации опубликовано 7 статей в отечественных журналах, тезисы 4 докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 101 странице машинописного текста, состоит из введения и 4 глав, выводов и списка цитируемой литературы (93 наименования), содержит 36 таблиц и 75 рисунков. В первой главе приводятся литературные данные, на основании которых происходит постановка задачи исследования и определение цели работы. Во второй главе приведены результаты эксперимента по исследованию течения расплава селенида мышьяка в канале круглого сечения. В третьей главе -результаты экспериментов по исследованию течения расплава селенида мышьяка в канале кольцевого сечения. Четвертая глава посвящена обсуждению полученных результатов и использованию их в технологии изготовления оптического волокна.
выводы
1. Исследовано течение расплавов стекол на основе As2Se3 в круглом и кольцевом каналах в интервале температур и давления 280 - 450 °С и 0 - 2 атм, соответственно. Получены количественные данные о скорости течения как функции температуры и давления, радиуса и длины каналов.
2. Установлено, что характер вязкого течения расплавов изменяется с изменением температуры. В интервале 370 - 450 °С расплав по поведению ближе к ньютоновским жидкостям, в температурной области 280 - 310 °С расплав течет как вязкопластическая жидкость
3 Построена математическая модель, описывающая движение расплава в каналах тигля в условиях вытяжки волокна. Модель позволяет найти профиль скоростей в каналах и значения объемной скорости течения стеклообразующего расплава в круглом и кольцевом каналах. Для расплавов стекол As2Se3 и систем As-S-Se, As-Se-Te в температурной области вязкопластического состояния найдены значения предельного напряжения сдвига и пластической вязкости, являющиеся важными параметрами модели и физико-механическими характеристиками расплавов. 4. По результатам исследования рекомендованы температурно-временные режимы изготовления волоконных световодов тигельным методом. Проведен расчет размеров фильер двойного тигля, обеспечивающих вытяжку световодов с заданными геометрическими характеристиками.
1. Дианов , Е.М. Оценка минимальных оптических потерь в халькогенидных стеклах./ Дианов Е.М., Петров М.Ю., Плотниченко В.Г., Сысоев В.К. // Квантовая электроника. 1982. Т.9. № 4. С. 798-800
2. Власов М.А. Стеклообразный селенид мышьяка с оптическим поглощением 60 дБ/км. / Власов М.А., Девятых Г.Г., Дианов Е.М., Чурбанов М.Ф., Скрипачев И.В. // Квантовая электроника. 1982. Т.9. № 7. С. 1465 1466
3. Виноградова Г.З. Стеклообразование и фазовые превращения в халькогенидных системах. М.,1984. С. 174
4. Дембовский С.А. Изучение системы As Se // Журнал неорганической химии. 1962. Т.7. Вып. 12. С. 2788-2792
5. Борисова З.У. Химия стеклообразных полупроводников. J1,1972
6. Байдаков J1.A. Область стеклообразования в системе мышьяк-сера. Байдаков Л.А., Борисова З.У., Мюллер P.J1. // Журнал прикладной химии. 1961. Т.34. № 12. С. 2446
7. Feltz, A. Glass formation and properties of chalcogenide systems XXVI: Permittivity and the structure of glasses As*Sei-x and GexSei-x / A. Feltz, H. Aust and A. Blayer // J. Non-Cryst. Solids.- 1983.-V.-55.-P. 179.
8. Тимофеева Н.Ф. Способ получения халькогенидных стекол. / Тимофеева Н.Ф., Фекличев Е.М., Свинтицких В.Е.: А.с. № 550351 СССР, 1977
9. Дембовский, С.А. Диаграмма состояния системы As-Se / С.А. Дембовский, Н.П. Нужная // Журн. неорган, химии. 1964. - Т. 9. - С. 660-664.
10. Myers М.В. Structural characterizations of vitreous inorganic polymers by thermal studies. / Myers M.B., Felty E.J. // Mater. Res. Bull. 1967. V.2. # 2. P. 547 558
11. Blachnik R. Die Systeme Arsen Schwefel und Arsen - Selen und die thermodynamischen Daten ihrer Verbindungen . / Blachnik R., Hoppe A., Wickel U. // Ztschr. Anorg. Und allg.Chem. 1980. B.463. # 4. S. 78 - 90.
12. Дембовский С.А. О соединении AsSe / Дембовский С.А. // Журнал неорганической химии. 1963. Т.8.Вып.6.С.1534- 1535.
13. Дембовский С.А. Кристаллизация стекол в системе Se As2Se3 / Дембовский С.А. // Журнал неорганической химии. 1964. Т.9. Вып. 2. С. 389 - 393.
14. Вайполин А.А. Структурные модели стекол и структуры кристаллических халькогенидов. / Вайполин А.А., Порай-Кошиц Е.А. // Физика твердого тела. 1963. Т.5. Вып.2. С. 683-687
15. Liang K.S. Local atomic arrangement and bonding studies in amorphous As2Se3 As4Se4 / Liang K.S. // J.Non-Cryst. Sol. 1975. V.18. #2. P. 197 - 207
16. Arai Т., Temperature dependence of vibrational spectra in crystalline, amorphous and liquid As2Se3 / Arai Т., Komiya S., Kudo K. // J.Non-Cryst. Sol. 1975. V.18. #2. P. 289 -294
17. Полтавцев Ю.Г., Дифракционные исследования As2Se3 в некристаллических состояниях. / Полтавцев Ю.Г., Захаров В.П., Поздняков В.М., Ремизович Т.В. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1973. Т.9. № 6 . С. 907 910
18. Химинец В.В., Колебательные спектры стекол бинарной системы As-Se / Химинец
19. B.В., Герасименко B.C. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1980. Т. 16. № 6.1. C. 984-987.
20. Lucovsky G. The structure of amorphous selenium from infrared measurements / Lucovsky G. // Proc. 1 Intern. Symp. "Physiks of selenium and tellurium". Oxford, 1969, P. 255 267
21. Минаев B.C. Модели строения стекла в системах Av BV1, A1V - Bv - CV1 . Деп. В ЦНИИ «Электроника», ДЭ-2023, № 4833/77. М.: 1977
22. Минаев B.C. Стеклообразные полупроводниковые сплавы. М.:Металлургия, 1991. 407 с
23. Нисельсон J1.A. Равновесие жидкость пар в системе As-Se / Нисельсон J1.A., Гасанов А.А., Ярошевский А.Г. // Высокочистые вещества. 1993. № 4. С. 56-61.
24. Blachnik R. Schmelzwarmen von III/V und V/VI Verbindungen / Blachnik R, Schneider A. // Ztschr. Anorg. Und allg. Chemie. 1970. B. 372. #3. S. 314 - 324.
25. Myers M.B. Heats of fusion of the А УгВУ13 compounds AS2S3,, As2Se3, As2Te3 And Sb2S3 / Myers M.B., Felty E.J. // J. Electrochem. Soc. 1970. V. 117. #6. P. 818 820
26. Baker E.H. Arsenic triselenide: boiling point relation at elevated pressures / Baker E.H. // J. Chem. Soc.: Dalton Transactions. 1975. # 15. P. 1589 1591.
27. Жданов B.M. Низкотемпературная теплоемкость, энтальпия и энтропия As2Se3 (крист), As2Se3 (стекл), As2Te3 (крист)./ Жданов В.М., Мальцев А.К. // Журнал физической химии. 1968. Т.42. Вып.8. С. 2051-2054.
28. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе.М.: Наука, 1975.219 с.
29. Школьников Е.В. Связь микротвердости и температуры размягчения со средней энтальпией атомизации халькогенидных стекол / Школьников Е.В. // Физика и Химия Стекла. 1985. Т. ll.№ 1.С. 50-55.
30. Бурдиян И.И.Теплоемкость и теплопроводность стекол системы As-Se / Бурдиян И.И., Баталин В.А // Неорганические материалы, 1995, т.31, №1, с. 127-128
31. Орлова Г.М. Теплоемкость соединений As2Se3, As2Se3, As2Se3 в стеклообразном состоянии в интервале температур 300 600 К. / Орлова Г.М., Муромцев В.А. // Физика и химия стекла. 1979. Т.5. № 3. С. 361 - 366.
32. Амирханов Х.И., Теплопроводность халькогенидных стекол системы As Se в твердом и жидком состояниях. / Амирханов Х.И., Магомедов Я.Б., Алиева Х.О., Исмаилов Ш.М. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1983. Т.19. № 8. С. 1270 -1273.
33. Hamman M.Vickers microhardness identation and fracture mechanics of chalcogenide arsenic-selenium glasses/ Hamman M., Santiago J.J. // J. Mat. Sci. 1986. V.21. # 11. P. 4019 -4023
34. Воронова A.E. О термическом расширении расплавов и стекол системы мышьяк -селен. / Воронова А.Е., Ананичев В.А., Блинов J1.H. // Физика и химия стекла. 2001. Т.27. № 3. С. 400 408
35. Новоселов С.К Температурная зависимость магнитной восприимчивости селенида мышьяка при фазовых переходах кристалл расплав, стекло - расплав./ Новоселов С.К., Страхов Л.П., Байдаков Л.А. // Физика твердого тела. 1969. Т. 11. Вып.6. С. 1564 - 1568
36. Hach С.Т. Density and microhardness of As-Se glasses and glass fibers./ Hach C.T., Cerqua-Richardson K., Varner J.R., LaCourse W.C. // J. Non-Cryst. Sol. 1997. V.209. #1-2. P. 159-165
37. Savage J.A. Optical properties of chalcogenide glasses./ Savage J.A. // J. Non-Cryst. Sol. 1982. V.47. #1. P. 101-115
38. Дианов E.M., Оценка минимальных оптических потерь в халькогенидных стеклах. / Дианов Е.М., Петров М.Ю., Плотниченко В.Г., Сысоев В.К.// Квантовая электроника. 1981. Т.8. № 3 С.698. 701
39. Pinnow D. A. Fundamental optical attenuation limits in the liquid and glassy state with application to fiber optical waveguide materials / Pinnow D. A., Rich T.C., Ostermayer F.W., Di Domenico J.M. // Appl. Phys. Letters. 1973. V.22. # 10. P. 527 529.
40. Edmond J.T. Measurements of electrical conductivity and optical absorption in chalcogenide glasses J. Non-Cryst. Sol. 1968. V.l. #1. P. 39 48.
41. Urbach F. The long-wavelength edge of photographic sensitivity and of the electronic absorption of solids// Phys. Rev. 1953. V. 92. # 5 P. 1324
42. Lines M.E. Theoretical limits of low optic loss in chalcogenide glasses / Lines M.E. // J. Appl. Phys. 1984. V.55. #11. P.4058
43. Voigt, В: Bestimmung und Abtrennung von SauerstoffVerunreinigungen in reinst-Selen / B. Voigt, G. Dresler // Anal. Chim. Acta. -1981. B. 127. - S. 87-92.
44. Hilton, A.R. Infrared absorption of some high-purity calcogenide glasses / A.R. Hilton, D.J. Hayes, and M.D. Rechtin // J. Non-Crystal. Solids. 1975. - V. 17. - P. 319.
45. Kelttlewel R.R., Chalcogenide glasses for infrared spectra / Kelttlewel R.R., Kinsman B.E., Wilson A.R. //Mater. Sci. 1977. V. 12. P.451
46. Айо, Л.Г. Оптические стекла, прозрачные в инфракрасной области спектра до 11-15 мкм / Л.Г. Айо, В.Ф. Кокорина // Оптико-механ. промышленность. 1961. - № 6. -С. 48.
47. Devyatykh G.G., Recent developments in As-S glass fibers / G.G. Devyatykh, M.F. Churbanov, I.V. Scripachev, G.E. Snopatin, E.M. Dianov, V.G. Plotnichenko // SPIE Proceedings. 1990. V.1228. Infrared optics II. P. 116
48. Kunitomo T. Theoretical study of infrared monochromatic absorption coefficient of soot particles./ Kunitomo Т., Sato T. // Bull. JSME. 1971. V.14 # 67. P. 58 67
49. Девятых Г.Г. Волоконные световоды на основе высокочистых халькогенидных стекол / Девятых Г.Г., Дианов Е.М., Плотниченко В.Г., Чурбанов М.Ф., Скрипачев И.В., Снопатин Г.Е. // Высокочистые вещества. 1991. №1. С. 7 18
50. Burckhardt, W. Influence of the Structure of Different Arsenic Chalcogenide Glasses on Refractive Index and Dispersion // W. Burckhardt and A. Feltz. // Phys. Stat. Sol. (B). -1983.-V. 118.-P. 653-660.
51. Чернов A.IL Свойства стекол системы As Se / Чернов А.П., Дембовский С.А., Чистов С.Ф II Неорганические материалы, т.4,1968, № 10, с 1658-1662.
52. Немилов, С.В. Исследование вязкости стекол системы мышьяк-селен / С.В. Немилов, Г.Т. Петровский // Журн. Прикл. Химии. 1963. - Т. 36. - № 5. - С. 977.
53. Чистов С.Ф. Исследование линейного расширения стеклообразного и поликристаллического селена и As2Se3 / Чистов С.Ф., Чернов А.П., Дембовский СА. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1968. Т. 4. № 12. С. 2085 2088.
54. Гельперин М.В., Носов С.Н. Введение в теорию процессов кристаллизации. Л. Химия, 1978.
55. Михайлов, М.Д. Критические скорости охлаждения некоторых халькогенидных стеклообразующих расплавов / М.Д. Михайлов, А.С. Тверьянович // Физика и химия стекла. 1986. - Т. 12. - № 3. - С. 274-284.
56. Школьников, Е.В. Полуэмпиричекский расчет кривых Таммана для кристаллизации стекол AS2X3 и TIASX2 (X=S,Se,Te) / Е.В. Школьников // Физика и химия стекла. 1980. - Т. 6. - № 3. с. 282-288.
57. Школьников, Е.В. Исследование кристаллизации полупроводниковых стекол на основе As2Se3 методом ДТА / Е.В. Школьников, Э.Ю. Бессонова // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1977. - Т. 13. - № 2. - С.361-363.
58. Лапин, Ю.К. / Кристаллизация стекол в системах As-Se и Tl-As-Se при нагревании / Ю.К. Лапин, М.Д. Михайлов, В.А. Ананичев, Л.А. Байдаков, В.А. Тетерева // Физика и химия стекла. -1991. Т. 17. - № 1. - С. 3-7.
59. Образцов, А.А. Кристаллизация стекол в системе As-Se-Te / А.А. Образцов, Г.М. Орлова // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1971. -1.1. - № 12. - С. 2166.
60. Школьников, Е.В. Исследование кристаллизации полупроводниковых стекол на основе As2Se3 методом ДТА / Е.В. Школьников, Э.Ю. Бессонова // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1977. - Т. 13. - № 2. - С.361-363.
61. Тимофеева, Н.В. Изучение стеклообразующих систем As-S и As-Se при высоких давлениях и температурах / Н.В. Тимофеева, Г.З. Виноградова, Е.М. Фекличев и др. // В кн.: Современные проблемы физической химии. М.: Изд-во МГУ, 1972. Т. 6. - С. 234-259.
62. Hari P. Nuclear quadrupole resonance spectra of drawing-induced crystallization in As2Se3 fibers./ , Tailor P.C., King W.A., LaCourse W.C. // J. Non-Cryst. Sol. 1997. V. 222. P. 422-428
63. Hari P. Metastable drawing-induced crystallization in As2Se3 fibers./ Hari P., Tailor P.C., King W.A., LaCourse W.C. // J. Non-Cryst. Sol. 1998. V. 227. P. 789 793
64. Скрипачев, И.В, Высокочистые халькогенидные стекла для волокон-ной оптики / И.В, Скрипачев, Г.Г. Девятых, М.Ф. Чурбанов, В.А. Бойко, A.M. Багров // Высокочистые вещества. 1987. - № 1. - С. 120-129.
65. Hilton A.R. Infrared absorption of some high-purity chalcogenide glasses / Hilton A.R., Hayes D.J., Rechtin M.D. // J. Non-Cryst. Sol. 1975. V.17. #3. P. 319 338.
66. Скрипачев И.В. Методы изготовления световодов из стекол системы As -S. / Девятых Г.Г., Чурбанов МФ., Скрипачев И.В. , Ширяев В.С, Снопатин Г.Е. // Высокочистые вещества. 1994. №4 С. 46
67. Matuas М. Preparation of arsenic selenide glasses. / Matuas M., Holecek L., Horak I., Chlebny L. // Proc. Conf. Amorph. Semiconductors-78. Pardubice. 1978
68. Robinette S. Glasses for infrared optics/ Robinette S // J. Non-Cryst. Sol. 1979. V. 33. P. 279
69. Wahtl Z. Arsenic selenide preparation for optic glasses / Wahtl Z., Vasko A. Proceedings Samelband comptus rendus V.XI Int. Congress on glass, Prague. 1977. P.53.
70. Takahashi, S. Selenide glass fiber for 10.6 цш transmission / S. Takahashi, T. Kanamori, Y. Terunuma, T. Miyashita // IV Int. Conf. on Integr. Optics and Optical Fiber Commun. June. 27-30.1983. Tokyo. Japan. P.4.
71. Горюнова, H.A. Стеклообразные полупроводники / H.A. Горюнова, Б.Т. Коломиец,
72. B.П. Шило // Журн. Техн. Физики. 1958. - Т. 28. - № 5. - С. 981-985.
73. Жуков Э.Г . Поля первичного выделения фаз в стеклообразующей системе As-S-Se./ Жуков Э.Г., Джапаридзе О.И., Дембовский С.А. // Физика и химия стекла. 1976. Т.2. № 2.1. C.178.
74. Жуков Э.Г. Исследование системы As2S3-As2Se3 / Жуков Э.Г., Джапаридзе О.И., Дембовский С.А., Попова Н.П. // Изв. АН СССР. Неорган. Матер. 1974. Т. 10. № 10. С.1886 1887.
75. Немилов, С.В. Вязкость и структура стекол системы As-Ge-Se в области малого содержания селена / С.В. Немилов // Ж. прикл. химии. 1964. - Т. 37. - С. 1699-1708.
76. Хворостенко А.С. Система As2Se3- As2Te3 / Хворостенко А.С., Дембовский С.А., Нужная Н.П. // Журнал неорганической химии. 1970. Т. 15. № 6. С. 1705 1706
77. Kokorina, V.F. Glasses for Infrared Optics / V.F. Kokorina / CRC Press, Boca Raton, New York London Tokyo, 1996. 236 c.th
78. Cornet J. Glasses for Infrared Optics / Cornet J., Scheider J// 4 Int. Conf. The Physics of Non-Crystal Solids. 1976. p. 397.
79. Борисова З.У. Область стеклообразования в системе As-Se -Те./ Борисова З.У., Панус В.Р., Образцов А.А. // Вестник ЛГУ, 1970. №22 . с. 121 125.
80. Байдаков Л.А. Кристаллизация в системе As-Se-Te. / Байдаков Л.А., Борисова З.У., Ипатьева В.В. Вестник ЛГУ. № 22. !962. С.90
81. Борисова З.У . Структура и свойства стекол системы As-Se -Te / Борисова З.У. , Чернова Г. А. Сб.: Хим. тв. Тела. Издательство ЛГУ. 1965. С.119.
82. Саван Я.И., Свойства стекол системы As Se - S. / Саван ЯМ., Кожина И.И., Борисова З.У. Вестник ЛГУ. 1967. №10. Т.2. С. 141.
83. Образцов, А.А. Электропроводность и температура размягчения стекол системы As-Se-Te / А.А. Образцов, З.У. Борисова // Неорганические материалы. 1970. - Т. 6. - № 8.-С. -1417-1421.
84. Власов, М.А. Стеклообразный As2Se3 с оптическим поглощением 60 дБ/км / М.А. Власов, Г.Г. Девятых, Е.М. Дианов, В.Г. Плотниченко, И.В. Скрипачёв, В.К. Сысоев, М.Ф. Чурбанов // Квантовая электроника. 1982. - Т. 9. - № 7. - С. 1465-1466.
85. Девятых, Г.Г. Одномодовый волоконный световод из халькогенид-ных стекол системы As-S / Г.Г. Девятых, Е.М. Дианов, В.Г. Плотниченко, И.В. Скрипачёв, Г.Е. Снопатин, М.Ф. Чурбанов // Квантовая электроника. 1995. - Т. 22. - № 3. - С. 287-288.
86. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1971.
87. Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И., Федяевский К.К. Гидромеханика. Л.: Судостроение, 1982.
88. Ландау Л.Д. , Лифшиц Е.П. Курс теоретической физики. Т.6. Гидродинамика. М. Физматлит, 2001
89. ANSYS Theory Reference. ANSYS Rel. 7.0. ANSYS Inc.,2001
90. ANSYS Basic Analysis Procedure Guide. ANSYS Rel. 7.0. ANSYS Inc.,2001
91. Г. Генки. О медленных стационарных течениях в пластических телах с приложениями к прокатке, штамповке и волочению / Г. Генки. // Теория пластичности. Сб. статей под ред. Ю. Н. Работнова. М.: ГИИЛ, 1948.
