Кинетика коалесценции в твердых растворах : роль различных механизмов роста зерна

• Автор: Губанов, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературных данных

Глава 2. Постнуклеационная стадия фазового перехода первого рода

2.1. Введение

2.2. Расчет длительности постнуклеационной стадии

2.3. Заключение

Глава 3. Кинетика коалесценции в однородном пересыщенном растворе

3.1. Введение

3.2. Транспорт атомов к растущему зерну, уравнение скорости роста зерна

3.3. Функция распределения зерен по размеру

3.4. Закон сохранения массы вещества

3.5. Влияние общего объема зерен в кинетике коалесценции

3.6. Влияние начального пересыщения на кинетику коалесценции
3.7. Заключение
Глава 4. Асимптотический анализ кинетики коалесценции
4.1. Введение
4.2. Кинетика роста зерен контролируется реакциями на поверхности зерна
4.3. Кинетика роста зерна контролируется диффузией мономеров
4.4. Предельный переход к классическому распределению
4.5. Кинетика коалесценции при отрицательном начальном пересыщении
4.6. Заключение
Глава 5. Кинетический кроссовер
5.1. Введение
5.2. Промежуточный режим коалесценции, кинетический кроссовер
5.3. Сравнение с экспериментом
5.4. Заключение
Глава 6. Кинетика коалесценции при альтернативном механизме роста зерен
6.1. Введение
6.2. Диффузии мономеров к зерну по границам блоков в трехмерной модели

6.3. Диффузии мономеров к зерну по границам блоков в двухмерной модели
6.4. Диффузия мономеров к зерну по дислокационным линиям
6.5. Асимптотический анализ кинетики коалесценции
6.6. Транспорт мономеров вблизи растущего кластера
6.7. Иерархия переходных режимов коалесценции
6.8. Заключение
Глава 7. Кинетика коалесценции с пространственно-неоднородным распределением зерен новой фазы по размерам
7.1. Введение
7.2. Пространственно неоднородное распределение зерен новой фазы
7.3. Анализ модели на основе численных расчетов
7.4. Заключение
Глава 8. Дополнение
8.1. Вывод равновесной концентрации раствора у поверхности зерна
8.2. Расчет интегрального потока мономеров на поверхность зерна
Заключение
Литература
Теоретическое исследование процесса образования и роста зародышей новой фазы при фазовых переходах первого рода ведутся уже в течение многих лет. Основными причинами таких исследований является то, что в очень многих современных технологиях используются процессы, при которых происходят типичные фазовые переходы первого рода. К таким переходам можно отнести: конденсация тонких пленок из жидкости или пара; эпитаксия; затвердевание расплавов и т.д. Процесс образования и рост зародышей новой фазы влияет на важнейшие характеристики материала, например, ползучесть композиционных дисперсно-упрочненных материалов, рекристаллизацию гетерогенных структур, спекание, горячее прессование и др. В настоящие время приемлемых теоретических моделей описания кинетики фазового перехода первого рода создано очень мало, это объясняется сложной нелинейной связью между основными характеристиками системы.
Актуальность работы
К моменту появления работ с основными результатами этой диссертации в изучении фазового перехода первого рода на стадии коалесценции сложилась следующая ситуация. Согласно общепризнанной теории коалесценции Лифшица - Слезова, при больших временах существует универсальное распределение зерен по размерам, которое не зависит от начального распределения зерен по размеру. Весьма важным предположением модели Лифшица -Слезова было введение в описание зерен произвольных размеров (включая и бесконечный размер). Однако существенное влияние на процесс коалесценции оказывает вид граничного условия вблизи зерна максимального размера.
В процессе коалесценции важную роль играет механизм роста зерна, который определяет вид конечного распределения зерен по размерам. Основными механизмами роста зерен являются: реакции атомов на поверхности зерна (инкорпорирование атомов внутрь зерна), объПри отрицательном начальном пересыщении.
(т - 2,1 = 3, тонкие кривые - изменение размера зерна с произвольным начальным размером 0 < а0 < I)
На рис. 4.6. показано решение а(а0, С) уравнения скорости роста зерна, при учете общего объема зерен (3.36) в случае отрицательного начального пересыщения. Из графика видно, что наступает такой момент времени Ґ,, когда устанавливается положительное пересыщение. Таким образом, ясно, что отрицательное пересыщение реализуется в достаточно узком временном интервале вблизи начала процесса коалесценции. За счет установления положительного пересыщения пойдет процесс роста выживших к тому времени зародышей в соответствии с уравнениями (3.26), (3.27), (3.30). В результате система выйдет на соответствующую
асимптотику, в зависимости механизма роста зерен.