Швидке топлення та кристалізація поверхонь поділу в евтектичних стопах: ідея «термічного уколу»

С. Абакумов$^{1}$, А. Тітова$^{2,1}$, А. М. Гусак$^{2,1}$

$^{1}$Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, бульв. Шевченка, 81, 18031 Черкаси, Україна
$^{2}$Ensemble3 Centre of Excellence, Wolczynska Str. 133, 01-919 Warsaw, Poland

Отримано: 15.02.2024; остаточний варіант - 06.05.2024. Завантажити: PDF

Проаналізовано можливість наномодифікування евтектичних стопів швидким нагріванням трохи вище евтектичної температури з подальшим дуже швидким охолодженням або просто загартуванням. Основний фізичний ефект, який може бути покладений в основу такої ідеї «термічного уколу», полягає в наступному: (1) короткочасне контактне топлення будь-якої міжфазної межі поділу евтектичної системи приводить до утворення тонкого рідкого шару замість материнської поверхні поділу між твердими фазами; (2) швидке охолодження цього тонкого рідкого шару відбувається в умовах зовнішнього ґрадієнту концентрації між протилежними стінками прошарку. У багатьох випадках кристалізація зводиться до розпаду у полі зовнішнього ґрадієнту концентрації та демонструє квазиперіодичне фазоутворення з нанометровими періодами. Це означає, що спеціяльне термічне оброблення, яке ми називаємо термічним уколом, може створювати додаткові наноструктуровані зони навколо кожної межі поділу у материнському евтектичному стопі.

Ключові слова: евтектичний стоп, контактне топлення, кристалізація, дифузія, кінетика, наноструктура.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i08/0797.html

PACS: 64.70.D-, 64.70.dg, 64.70.dj, 81.30.Fb,81.40.Ef, 82.40.Ck, 82.60.Lf


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Yu. Taran and V. Mazur, Struktura Evtekticheskikh Splavov (Moskva: Metallurgiya: 1978) (in Russian).
  2. D. A. Pawlak, K. Kolodziejak, S. Turczynski, J. Kisielewski, K. Rozniatowski, R. Diduszko, M. Kaczkan, and M. Malinowski, Chem. Mater., 18, Iss. 9: 2450 (2006). Crossref
  3. K. Sadecka, M. Gajc, K. Orlinski, H. B. Surma, A. Klos, I. Jozwik-Biala, K. Sobczak, P. Dluzewski, J. Toudert, and D. A. Pawlak, Adv. Opt. Mater., 3, Iss. 3: 381 (2015). Crossref
  4. K. Wysmulek, J. Sar, P. Osewski, K. Orlinski, K. Kolodziejak, A. Trenczek-Zajac, M. Radecka, and D. A. Pawlak, Appl. Catal., B, 206, 538 (2017). Crossref
  5. D. A. Pawlak, S. Turczynski, M. Gajc, K. Kolodziejak, R. Diduszko, K. Rozniatowski, J. Smalc, and I. Vendik, Adv. Funct. Mater., 20, Iss. 7: 1116 (2010). Crossref
  6. P. Osewski, A. Belardini, M. Centini, C. Valagiannopoulos, G. Leahu, R. Li Voti, M. Tomczyk, A. Alù, D. A. Pawlak, and C. Sibilia, Adv. Opt. Mater., 8, Iss. 7: 1901617 (2020). Crossref
  7. K. A. Jackson and J. D. Hunt, Trans. Metall. Soc. AIME, 236: 1129 (1966).
  8. M. A. Ivanov and A. Yu. Naumuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 12: 1571 (2014) (in Russian). Crossref
  9. M. Serefoglu, S. Bottin-Rousseau, and S. Akamatsu, Acta Mater., 242: 118425 (2023). Crossref
  10. L. Rátkai, G. I. Tóth, L. Környei, T. Pusztai, and L. Gránásy, J. Mater. Sci., 52: 5544 (2017). Crossref
  11. A. Gusak and A. Titova, J. Chem. Phys., 158: 164701 (2023). Crossref
  12. G. Martin and P. Bellon, C. R. Phys., 9, Nos. 34: 323(2008). Crossref
  13. P. Bellon and G. Martin, Phys. Rev. B, 38, No. 4: 2570 (1988). Crossref
  14. P. Pochet, P. Bellon, L. Chaffron, and G. Martin, Mater. Sci. Forum, 225: 207 (1996). Crossref
  15. A. M. Gusak, T. V. Zaporozhets, Y. O. Lyashenko, S. V. Kornienko, M. O. Pasichnyy, A. S. Shirinyan, Diffusion-Controlled Solid State Reactions: In Alloys, Thin-Films and Nanosystems (John Wiley & Sons: 2010). Crossref
  16. A. Gusak and N. Storozhuk, Handb. Solid State Diffus., 2: 37 (2017). Crossref
  17. A. M. Gusak, C. Chen, and K. N.Tu, Philos. Mag., 96, Iss. 13: 1318 (2016). Crossref
  18. K. N. Tu and A. M. Gusak, Scr. Mater., 146: 133 (2018). Crossref
  19. A. M. Gusak, A. Titova, and Z. Chen, Acta Mater., 261: 119366 (2023). Crossref
  20. Z. Erdélyi, M. Pasichnyy, V. Bezpalchuk, J. J. Tomán, B. Gajdics, and A. M. Gusak, Comput. Phys. Commun., 204: 31 (2016). Crossref
  21. http://skmf.eu/ for the Basic Information about the Stochastic Kinetic Mean Field Model and Method.
  22. V. M. Bezpalchuk, R. Kozubski, and A. M. Gusak, Usp. Fiz. Met., 18, No. 3: 205 (2017). Crossref
  23. A. Gusak, T. Zaporozhets, and N. Storozhuk, J. Chem. Phys., 150, Iss. 17: 174109 (2019). Crossref
  24. T. V. Zaporozhets, A. Taranovskyy, G. Jáger, A. M. Gusak, Z. Erdélyi, and J. J. Tomán, Comput. Mater. Sci., 171: 109251 (2020). Crossref
  25. B. Gajdics, J. J. Tomán, and Z. Erdélyi, Comput. Phys. Commun., 258: 107609 (2021). Crossref
  26. B. Gajdics, J. J. Tomán, H. Zapolsky, Z. Erdélyi, and G. Demange, J. Appl. Phys., 126, Iss. 6: 065106 (2019). Crossref
  27. G. Jáger, J. J. Tomán, and Z. Erdélyi, J. Alloys Compd., 910: 164781 (2022). Crossref