Выпуски МФиНТ »  Том 40, выпуск 5

Нестационарный рост кристаллов в течение направленного затвердевания для различных кристаллографических ориентаций

О. П. Федоров$^{1,2}$, В. Ф. Демченко$^{3}$, 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, 03150 Киев, Украина

Получена: 12.12.2017. Скачать: PDF

Исследованы структуры роста в тонких и массивных образцах разных кристаллографических ориентаций путём прямого наблюдения интерфейса твёрдое тело–жидкость в прозрачных веществах и микроструктуре монокристаллов Al–Si. Изучалась эволюция регулярных наклонных ячеек и расщеплённых структур «морские водоросли» в тонких образцах для разных ориентаций и темпов роста. Прямое изучение объёмных образцов показало, что вытянутые ячейки появлялись только для ориентаций <110>, тогда как для ориентаций <100> наблюдались только равноосные ячейки. Этот эффект связан з одновременным развитием регулярной ячеечной и нерегулярной «водорослевой» структур в монокристаллах с ориентацией роста, отличной от <100>. Непрерывная эволюция образца вследствие эффекта накопления раствора приводит к нестационарному распространению интерфейса и трансформации вытянутых ячеек в равноосные.

Ключевые слова: затвердевание микроструктуры, кристаллографическая ориентация, интерфейс твёрдое тело/жидкость, ячейка и дендрит, тепло- и массоперенос.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v40/i05/0661.html

PACS: 61.50.Ks, 61.72.Mm, 64.70.D-, 68.08.De, 68.70.+w, 81.10.Aj, 81.30.Fb

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. W. W. Mullins and R. F. Sekerka, J. Appl. Phys., 35, No. 2: 444 (1964). Crossref
  2. J. T. C. Lee and R. A. Brown, Phys. Rev. B, 47, No. 9: 4937 (1993). Crossref
  3. G. J. Merchant and S. H. Davis, Phys. Rev. Lett., 63, No. 5: 573 (1989). Crossref
  4. S. de Cheveigne and C. Guthmann, J. Phys. I France, 2: 193 (1992).
  5. H. Jamgotchian, R. Trivedi, and B. Billia, Phys. Rev. E, 47: 4313 (1993). Crossref
  6. W. Losert, D. A. Stilman, H. Z. Cummins, P. Kopczyński, W.-J. Rappel, and A. Karma, Phys. Rev. E, 58, No. 6: 7492 (1998). Crossref
  7. M. Glicksman, J. Cryst. Growth, 450: 119 (2016). Crossref
  8. D. E. Ovsienko, A. M. Ovrutskii, and O. P. Fedorov, ZhETF, 73, No. 3: 518 (1991).
  9. A. G. Borisov, O. P. Fedorov, and V. V. Maslov, J. Cryst. Growth, 112, Nos. 2–3: 463 (1991). Crossref
  10. J. Dechamps, M. Georgelin, and A. Pocheau, Europhys. Lett., 76, No. 2: 291 (2006). Crossref
  11. J. Dechamps, M. Georgelin, and A. Pocheau, Phys. Rev. E, 78, No. 1: 011605 (2008). Crossref
  12. A. Pocheau, J. Dechamps, and M. Georgelin, Phys. Rev. E, 81, No. 5: 051608 (2010). Crossref
  13. H. Xing, X. L. Dong, C. L. Chen, J. Y. Wang, L. F. Du, and K. X. Jin, International J. Heat and Mass Transfer, 90: 911 (2015). Crossref
  14. H. Xing, L. Zhang, K. Song, H. Chen, and K. Jin, International J. Heat and Mass Transfer, 104: 607 (2017). Crossref
  15. S. Akamatsu, G. Faivre, and T. Ihle, Phys. Rev. E, 51, No. 5: 4751 (1995). Crossref
  16. E. Brener, H. Müller-Krumbhaar, and D. Temkin, Europhysics Lett., 17, No. 6: 535 (1992). Crossref
  17. E. Brener, H. Müller-Krumbhaar, and D. Temkin, Phys. Rev. E, 54, No. 3: 2714 (1996). Crossref
  18. T. Ihle and H. Müller-Krumbhaar, Phys. Rev. Lett., 70, No. 20: 3083 (1993). Crossref
  19. B. Utter and E. Bodenschatz, Phys. Rev. E, 66, No. 5: 051604 (2002). Crossref
  20. A. Pocheau, J. Deschamps, and M. Georgelin, JOM, 59, No. 7: 71 (2007). Crossref
  21. Y. Chen, B. Billia, D. Zhjng Li, H. Nguen-Thi, N. Min Xiao, and A.-A. Bongo, Acta Mater., 66: 219 (2014). Crossref
  22. M. Anoorezaei, S. Gurevich, and N. Provatas, Acta Mater., 60: 657 (2012). Crossref
  23. M. Flemings, Solidification Processing (New York: McGrow-Hill Book Company: 1974).
  24. L. R. Morris and W. C. Winegard, J. Crystal Growth, 5: 361 (1969). Crossref
  25. B. Kauerauf, G. Zimmermann, L. Murmann, and S. Rex, J. Cryst. Growth, 193: 701 (1998). Crossref
  26. A. A. Chernov, Modern Crystallography III. Crystal Growth (Ed. B. K. Vainshtein) (Berlin: Springer-Verlag: 1984). Crossref
  27. I. A. Warren and J. S. Langer, Phys. Rev. E, 47: 2702 (1993). Crossref
  28. F. L. Mota, N. Bergeon, D. Tourret, A. Karma, R. Trivedi, and B. Billia, Acta Mater., 85: 363 (2015). Crossref
  29. M. E. Glicksman and N. B. Singh, J. Cryst. Growth, 98, No. 3: 277 (1989). Crossref
  30. J. Lipton, M. E. Glicksman, and W. Kurz, Mater. Sci. Eng., 65, No. 1: 57 (1984). Crossref
  31. R. Trivedi and K. Somboonsuk, Acta Met., 33, No. 6: 1061 (1985). Crossref
  32. H. Jamgotchian, N. Bergeon, D. Binelli, P. Voge, and B. Billia, J. Microscopy, 203, Iss. 1: 119 (2001). Crossref
  33. O. P. Fedorov, J. Cryst. Growth, 156: 473 (1995). Crossref
  34. R. J. Schaefer and M. E. Glicksman, Met. Trans., 1: 1973 (1970). Crossref
  35. N. Noel, H. Jamgotchian, and B. Billia, J. Cryst. Growth, 187: 516 (1998). Crossref
  36. E. L. Zhivolub and O. P. Fedorov, Crystallogr. Rep., 43: 139 (1998).
  37. K. A. Jackson, D. R. Uhlmann, and J. D. Hunt, J. Cryst. Growth, 1, No. 1: 1 (1967). Crossref

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»