Аналіз просторових структур, що виникають за евтектичної кристалізації та коміркового розпаду пересичених твердих розчинів

М. О. Іванов, А. Ю. Наумук

Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 18.11.2014. Завантажити: PDF

Проаналізовано умови виникнення різноманітних структур для стаціонарних процесів евтектичної кристалізації та коміркового розпаду пересичених твердих розчинів. Виконаний розгляд ґрунтується на запропонованому раніше підході, основою якого є порівняння швидкостей зміни вільної енергії, знайдених двома методами, а також певний варіяційний принцип вибору між різними шляхами реалізації таких процесів. При цьому виявляється, що найбільш вигідною при заданих зовнішніх умовах є така структура, для якої досягається мінімальне значення добутку сумарної величини поверхневої енергії між утворюваними фазами на структурний фактор процесу, що виникає в межах такого підходу, причому вигляд останнього істотно залежить від механізму реалізації розділової дифузії (об’ємної або поверхневої). На основі таких уявлень тут виконано порівняння лямельної і стрижневої структур, що виникають як при евтектичній кристалізації, так і при комірковому розпаді. Для стрижневої структури розглянуто різні варіянти розміщення стрижнів у двовимірній ґратниці, а саме, у вигляді правильних трикутніх або прямокутніх комірок, а також деякі, відмінні від кругового, огранювання стрижня, наприклад, у вигляді правильного шестикутника.

Ключові слова: стаціонарні нерівноважні процеси, евтектична кристалізація, комірковий розпад пересичених твердих розчинів, лямельна структура, стрижнева структура, дифузія, швидкість зміни вільної енергії.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v36/i12/1571.html

PACS: 64.60.A-, 64.60.My, 64.70.dg, 65.40.gd, 65.40.gp, 66.30.Fq, 81.30.-t


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. R. de Groot, Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes (New York: Interscience Publishers, Inc.: 1951).
  2. I. Prigogine, Non-Equilibrium Statistical Mechanics (New York: John Wiley: 1961).
  3. S. R. de Groot and P. Masur, Nonequilibrium Thermodynamics (Amsterdam: North-Holland: 1962).
  4. I. Gyarmati, Non-Equilibrium Thermodynamics. Field Theory and Variational Principles (Berlin: Springer: 1970). Crossref
  5. P. Glansdorff and I. Prigogine, Thermodynamic Theory of Structure, Stability and Fluctuations (New York: John Wiley: 1971).
  6. Д. Н. Зубарев, Неравновесная статистическая термодинамика (Москва: Наука: 1971).
  7. H. C. H. Carpenter and J. M. Robertson, J. Iron Steel Inst., 125, No. 1: 309 (1932).
  8. D. Turnbull and H. N. Treaftis, Acta Met., 3, No. 1: 43 (1955). Crossref
  9. W. de Sorbo and D. Turnbull, Acta Met., 4, No. 5: 495 (1956). Crossref
  10. R. G. Rose, Acta Met., 5, No. 7: 404 (1957). Crossref
  11. Н. Н. Буйнов, Р. Р. Захарова, Распад металлических пересыщенных твёрдых растворов (Москва: Металлургия: 1964).
  12. K. N. Tu and D. Turnbull, Acta Met., 15, Iss. 2: 369; ibidem, Iss. 8: 1317 (1967). Crossref
  13. К. П. Бунин, Я. Н. Малиночка, Ю. Н. Таран, Основы металлографии чугуна (Москва: Металлургия: 1969).
  14. Л. Н. Лариков, О. А. Шматко, Физ. мет. металловед., 30, № 6: 1173 (1970).
  15. Л. Н. Лариков, О. А. Шматко, Ячеистый распад пересыщенных твёрдых растворов (Киев: Наукова думка: 1976).
  16. О. А. Шматко, Металлофизика, 2, № 2: 97 (1980).
  17. М. В. Иткин, В. С. Красильников, О. А. Шматко, Металлофизика, 7, № 6: 27 (1985).
  18. W. H. Brandt, J. Appl. Phys., 16, No. 1: 139 (1945). Crossref
  19. C. Zener, Trans. AIME, 167, No. 1: 550 (1945).
  20. D. Turnbull, Acta Met., 3, No. 1: 55 (1955). Crossref
  21. M. Hillert, Jernkont. Ann., 141, No. 1: 757 (1957).
  22. J. W. Cahn, Acta. Met., 7, No. 1: 18 (1959). Crossref
  23. K. A. Jackson and J. D. Hunt, Trans. AIME, 236, No. 1: 1129 (1966).
  24. J. M. Shapiro and J. S. Kirkaldy, Acta. Met., 16, No. 1: 579 (1968). Crossref
  25. B. E. Sundquist, Acta Met., 16, No. 1: 1413 (1968). Crossref
  26. F. M. A. Carpay and J. Boomgard, Acta Met., 19, No. 1: 1279 (1971). Crossref
  27. S. Milenkovic and R. Caram, J. Crystal Growth, 237–239, No. 1: 95 (2002). Crossref
  28. H. Deng, E. C. Dickey, Y. Paderno, V. Paderno, V. Filippov, and A. Sayir, J. Mater. Sci., 39, No. 1: 5987 (2004). Crossref
  29. М. А. Иванов, В. И. Глущенко, А. Ю. Наумук, Физ. мет. металловед., 113, № 1: 3 (2012).
  30. М. А. Иванов, А. Ю. Наумук, Физ. мет. металловед., 115, № 5: 502 (2014). Crossref
  31. М. А. Иванов, А. Ю. Наумук, Физ. мет. металловед., 115, № 9: 941 (2014). Crossref
  32. М. А. Иванов, А. Ю. Наумук, О. А. Шматко, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 8: 1059 (2014). Crossref