Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Эффекты нестационарности при направленной кристаллизации бинарной системы в квазидвумерном образце

О. П. Фёдоров1,2, В. Ф. Демченко1,3, Е. Л. Живолуб2

1Институт космических исследований НАН Украины и Государственного космического агентства Украины, просп. Академика Глушкова, 40, корп. 4/1, 03187 Киев, Украина
2Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
3Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ул. Казимира Малевича, 11, 03142 Киев, Украина

Получена: 11.07.2014. Скачать: PDF

Методами прямого наблюдения за фронтом кристаллизации, а также математического моделирования исследуется проблема стационарности движения фазовой границы кристалл—расплав при направленном затвердевании. Использовались прозрачные системы на основе сукцинонитрила, кристаллизующиеся подобно металлам; в вычислительном эксперименте получены решения нестационарной тепловой и диффузионной задачи при условиях, соответствующих эксперименту. Теоретически и экспериментально показано, что продвижение плоского фронта в типичных условиях выращивания является существенно нестационарным. Наблюдалось непрерывное смещение положения фронта относительно изотермы, что удовлетворительно описывается расчётом динамики накопления примеси перед фронтом. Вследствие эффектов нестационарности в реальных экспериментальных условиях область устойчивого роста зависит от времени наблюдения, что существенно ограничивает применимость линейной теории устойчивости фронта кристаллизации.

Ключевые слова: нестационарность, фазовая граница, фронт кристаллизации, сукцинонитрил, математическое моделирование, линейная теория устойчивости.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i02/0185.html

PACS: 02.60.Cb, 02.60.Lj, 64.70.dg, 81.10.Aj, 81.10.Fq, 81.10.Mx, 81.30.Fb


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. В. Маллинз, Р. Секерка, Устойчивость плоской поверхности раздела фаз при кристаллизации разбавленного бинарного сплава. Проблемы роста кристаллов (Москва: Мир: 1968).
  2. А. А. Чернов, Современная кристаллография (Москва: Наука: 1980), т. 3.
  3. M. C. Flemings, Solidification Processing (New York: McGraw-Hill: 1974).
  4. Р. Haug, Phys. Rev. A, 35, No. 10: 4364 (1987). Crossref
  5. M. Georgelin and A. Pocheau, Phys. Rev. E, 57, No. 3: 3189 (1998). Crossref
  6. M. Georgelin and A. Pocheau, Phys. Rev. Lett., 79, No. 14: 2698 (1997). Crossref
  7. S. De Cheveigne, C. Gutman, and M. Lebrun, J. de Physique, 47: 2095 (1986). Crossref
  8. J. T. Lee and R. A. Brown, Phys. Rev. B, 47, No. 9: 4937 (1993). Crossref
  9. R. Trivedi and K. Somboonsuk, Acta Met., 33, No. 6: 1061 (1985). Crossref
  10. M. A Chopra, M. E. Glicksman, and N. B. Singh, Met. Trans. A, 19: 3087 (1988). Crossref
  11. О. П. Фёдоров, Процессы роста кристаллов: кинетика, формообразование, неоднородности (Киев: Наукова думка: 2010).
  12. N. Noel, H. Jamgotchian, and B. Billia, J. Cryst. Growth, 187: 516 (1998). Crossref