ПАРАМЕТРЫ ВОЗМУЩЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕРШИНЫ ДЕНДРИТА В ГЛУБОКО ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ РАСПЛАВАХ НИКЕЛЯ И МЕДИ
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Аннотация
Объект исследования – морфологическая устойчивость вершины свободного дендрита в переохлажденном расплаве чистого вещества. Рассмотрены области глубоких переохлаждений: для никеля DT > 166 K, для меди DT > 180 K. Отличительная черта изучаемых процессов – наличие двух скоростей распространения малых возмущений (скоростей «звука»). Определены зависимости этих скоростей от переохлаждения расплава. Подробно изучены периодический и апериодический по координате режимы возмущения линии роста. Для этих устойчивых режимов обнаружена возможность наблюдения одной и той же скорости волны возмущения в двух процессах, отличающихся один от другого размерами пространственной неоднородности фона перед волной и характерными временами затухания волны. Показано, что апериодическая неустойчивость появляется, если после прохождения фронта волны ширина зоны неоднородности линии роста уменьшается. Резонансный режим возбуждения вершины дендрита демонстрирует важные различия между свойствами расплава никеля и меди. Прежде всего это относится к температурным зависимостям резонансной частоты и скорости стоячей волны, формирующейся в окрестности вершины. Приведены численные расчеты и представлена графическая информация, иллюстрирующая закономерности роста дендритов никеля и меди.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Библиографические ссылки
Herlach, D. M., Galenko, P., & Holland-Moritz, D. (2007). Metastable Solids from Undercooled Melts. Oxford: Pergamon.
Zhou, D., Kasas-Baskes, H., & Lebon, Dzh. (2006). Rasshirennaja neobratimaja termodinamika. Moscow: Reguljarnaja i haoticheskaja dinamika; Izhevsk: Institut komp'juternyh issledovanij. (In Russ.).
Brener, E. A., & Mel’nikov, V. I. (1991). Pattern selection in two-dimensional dendritic growth. Advances in Physics, 40(1), 53–97. DOI: 10.1080/00018739100101472.
Losert, W., Shi, B., Cummins, H., & Warren, J. A. (1996). Spatial period-doubling instability of dendritic arrays in directional solidification. Phys. Rev. Lett., 77(5), 889–891. DOI: 10.1080/00018739100101472.
Martjushev, L. M., Seleznev, V. D., Skopinov, S. A. Kineticheskie vozvratnye fazovye perehody pri dendritnom roste kristallov v dvumernoj srede s fazovym rassloeniem. Pis'ma v Zhurnal teoreticheskoj fiziki [Technical Physics Letters], 23(13), 1–6. (In Russ.). http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/33532. (In Russ.).
Shibkov, A. A., Zheltov, M. A., & Zolotov, A. E. (2011). Morphological selection of Euclidean and fractal patterns of nonequilibrium growth of ice in supercooled water. Crystallography Reports, 56(2), 335–338. DOI: 10.1134/S1063774510061161.
Mullis, A. M. (2015). Deterministic side-branching during thermal dendritic growth. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, (84), 1–9. DOI: 10.1088/1757-899X/84/1/012071.
Chernov, A.A., & Pil'nik, A.A. (2015). Mechanism of growth of a crystalline nucleus in a supercooled melt at large deviations from equilibrium. JETP Letters, 102(8), 526–529. DOI: 10.1134/S0021364015200023.
Glicksman, M. E. (2016). Capillary-mediated interface perturbations: Deterministic pattern formation. J. of Crystal Growth, 450, 119–139. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2016.03.031.
Liu, S., Liu, L., Li, S., Wang, J., & Liu, W. (2019). Free dendritic growth model based on nonisothermal interface and microscopic solvability theory. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 29(3), 601–607. DOI: 10.1016/S1003-6326(19)64969-1.
Strickland, J., Nenchev, B., & Dong, H. (2020). On Directional Dendritic Growth and Primary Spacing – A Review. Crystals, 10(7), 627–656. DOI: 10.3390/cryst10070627.
Kurz, W., Rappaz, M., & Trivedi, R. (2021). Progress in modeling solidification microstructures in metals and alloys. Part II: dendrites from 2001 to 2018. Int. Mater. Rev., 66(1), 30–76. DOI: 10.1080/09506608.2020.1757894.
Shablovskij O. N., Krol' D. G. (2022). Dinamika neustojchivosti volnovyh vozmushhenij i bokovoe vetvlenie dendrita v pereohlazhdennom rasplave. Uspehi prikladnoj fiziki. [Dynamics of instability of wave disturbances and lateral branching of a dendrite in a supercooled melt]. Uspehi prikladnoj fiziki [Advances in Applied Physics], (2), 189–202. https://elibrary.ru/item.asp?id=48451163. (In Russ., abstr. in Engl.).
Wang, X., Li, K., Qin, X., Li, M., Liu, Y., An, Y., … Gong, J. (2022). Research on Mesoscale Nucleation and Growth Processes in Solution Crystallization: A Review. Crystals, (12), 1234–1255. DOI: 10.3390/cryst12091234.
Vasil'ev, V. A., Mitin, B. S, Pashkov, I. N., Serov, M. M., Skuridin, A. A., Lukin, A. A., & Jakovlev, V. B. (1998). Vysokoskorostnoe zatverdevanie rasplava (teorija, tehnologija i materialy). Moscow: Intermet Inzhiniring. (in Russ.).
Shablovskij, O. N. (2014). Kinetika rosta vershiny dendrita v gluboko pereohlazhdennom rasplave. Chast' II. Analiticheskaja struktura vozmushhenij linii rosta [Kinetics of dendrite tip growth in a deeply supercooled melt. Part II. Analytical structure of growth line disturbances]. Uspehi prikladnoj fiziki [Advances in Applied Physics], 2(1), 12–17. (In Russ., abstr. in Engl.). https://advance.orion-ir.ru/UPF-14/1/UPF-2-1-12.pdf.
Shablovskij, O. N. (2023). Oblast' ustojchivosti vozmushhennogo sostojanija linii rosta dendrita v gluboko pereohlazhdennom rasplave [Region of Stability of Perturbed State of Dendrite Growth Line in Deeply Supercooled Melt]. Vestnik Gomel'skogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta imeni P. O. Suhogo [Bulletin Sukhoi State Technical University of Gomel], (1), 5–12. (In Russ.). https://elib.gstu.by/handle/220612/27778.