Ефекти нестаціонарності при спрямованій кристалізації бінарної системи в квазідвовимірному зразку

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

$^{1}$Інститут космічних досліджень НАН України та Державного космічного агентства України, просп. Академіка Глушкова, 40, корп. 4/1, 03187 Київ, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03142 Київ, Україна

Отримано: 11.07.2014. Завантажити: PDF

Методами прямого спостереження фронту кристалізації та математичного моделювання досліджено проблему стаціонарности руху фазової межі кристал—розтоп при спрямованому твердінні. Використано прозорі модельні системи на основі сукцинонітрилу, що кристалізуються подібно до металів; в обчислювальному експерименті одержано розв’язки теплової і дифузійної нестаціонарної задачі за умов, що відповідають експериментальним. Теоретично й експериментально показано, що в реальних умовах вирощування кристалів просування плаского фронту кристалізації є істотно нестаціонарним. Спостерігалося неперервне зміщення положення фронту відносно ізотерми, що узгоджується з розрахунками динаміки накопичення домішки перед фронтом. Внаслідок ефектів нестаціонарности для реальних експериментальних умов область стійкого росту залежить від часу спостереження, що істотно зменшує можливості застосування лінійної теорії стійкости фронту кристалізації.

Ключові слова: нестаціонарність, фазова границя, фронт кристалізації, сукцинонітріл, математичне моделювання, лінійна теорія стійкості.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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