Эффекты нестационарности при направленной кристаллизации бинарной системы в квазидвумерном образце

О. П. Фёдоров$^{1,2}$, В. Ф. Демченко$^{1,3}$, Е. Л. Живолуб$^{2}$

$^{1}$Институт космических исследований НАН Украины и Государственного космического агентства Украины, просп. Академика Глушкова, 40, корп. 4/1, 03187 Киев, Украина
$^{2}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{3}$Институт 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