Пространственно-временные неоднородности на фазовой границе высокоскоростной кристаллизации переохлажденного расплава

Abstract

Объект исследования – линия роста свободного дендрита в переохлажденном расплаве чистого вещества. Изучено возмущенное состояние линии роста на конечном удалении от вершины дендрита. Именно в этой части фронта кристаллизации наблюдается появление боковых ветвей. Рассмотрены два основных варианта: апериодический и периодический по координате фон, по которому распространяется волна возмущения. Обнаружена важная роль характерного размера зоны пространственной неоднородности фона, даны количественные оценки пороговых значений этого размера. Изучены зависимости скорости волны от угла заострения линии роста и от ширины зоны неоднородности. Даны примеры, демонстрирующие, что направление движения волны (от вершины на периферию либо с периферии к вершине) влияет на морфологическую устойчивость/неустойчивость линии роста. Подробно изучены свойства параметра затухания возмущений. Численное моделирование свойств процесса роста выполнено для расплавов никеля и меди при переохлаждениях, равных соответственно 166 К и 180 К. Результатом расчетов является корреляция «скорость волны – угол заострения – размер зоны неоднородности», «параметр затухания – угол заострения». Представленная графическая информация демонстрирует количественные различия свойств роста дендритов никеля и меди.