East European Journal of Physics (Mar 2019)
Визрівання Оствальда сферичних виділень на міжзеренній межі, яке лімітується поверхневою кінетикою
Abstract
Визрівання Оствальда достатньо великих (звичайно макроскопічних) виділень – це остання, так звана пізня стадія дифузійного розпаду пересиченого твердого розчину, що відбувається шляхом флуктуаційного утворення і наступного росту центрів (зародків) нової фази. Теоретично розглянуто визрівання Оствальда сферичних виділень нової фази, розташованих на міжзеренній межі скінченної товщини, з урахуванням дифузійних потоків атомів домішки з глибини зерна до міжзеренної межі. Знайдено швидкість дифузійного росту сферичного виділення нової фази, розташованого на міжзеренній межі. Вважається, що ріст виділень лімітується поверхневою кінетикою вбудови атомів домішки в виділення, а не дифузією атомів домішки в міжзеренній межі. Сформульовано систему рівнянь, що описує визрівання Оствальда сферичних виділень, розташованих на міжзеренній межі, ріст яких лімітується поверхневою кінетикою. Ця система складається із рівняння швидкості росту окремого виділення, кінетичного рівняння для функції розподілу виділень нової фази за розмірами, нормованої на густину виділень та рівняння балансу речовини в системі (закону збереження речовини). В законі збереження речовини ураховуються атоми домішки, які знаходяться як в твердих розчинах міжзеренної межі і тіла зерна, так і в виділеннях нової фази, що є специфікою даної задачі. Знайдено асимптотичні часові залежності середнього і критичного радіусів виділення, пересичення твердого розчину атомів домішки в міжзеренній межі, функції розподілу виділень за розмірами, густини виділень, коефіцієнта заповнення міжзеренної межі виділеннями (площі, що покривається виділеннями на одиниці площі міжзеренної межі) та повного числа атомів домішки у виділеннях. Коефіцієнт заповнення міжзеренної межі виділеннями є характеристикою, специфічною для двовимірних задач визрівання Оствальда. Обговорюються границі застосування проведеного розгляду.
Keywords
