搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

界面动力学对过冷熔体中球晶生长界面形态的影响

陈明文 倪锋 王艳林 王自东 谢建新

引用本文:
Citation:

界面动力学对过冷熔体中球晶生长界面形态的影响

陈明文, 倪锋, 王艳林, 王自东, 谢建新

Effect of interface kinetics on the interface morphology of a spherical crystal in the undercooled melt

Chen Ming-Wen, Ni Feng, Wang Yan-Lin, Wang Zi-Dong, Xie Jian-Xin
PDF
导出引用
  • 考虑了在非平衡凝固条件下球晶生长过程中界面动力学系数随界面温度的变化,利用渐近分析方法求出了在过冷熔体中球晶生长温度场和界面的近似解析解,研究了非线性界面动力学过冷对于过冷熔体中球晶界面形态和生长速度的影响.研究表明,界面动力学系数越大,球晶的生长速度越快; 反之,表明界面动力学系数越小,球晶的生长速度越慢.与忽略界面动力学的情形比较,在球晶生长过程中依赖于界面温度变化的界面动力学显著地减缓了晶体生长的速度.
    The change of the interface kinetic coefficient with the interface temperature under the non-equilibrium solidification condition is considered in the growth model of a spherical crystal. The first-order approximation solutions of temperature and interface for the spherical crystal growth in the undercooled melt are obtained by the asymptotic analysis method. The effects of the nonlinear interface kinetic undercooling on the interface morphology and the growth velocity of the spherical crystal in the undercooled melt are studied. The results show that as the interface kinetic coefficient increases, the growth velocity of the spherical crystal increases; as the interface kinetic coefficient decreases, the growth velocity of the spherical crystal decreases. Compared with the situation of neglecting interface kinetics, the nonlinear interface kinetics during crystal growth significantly decreases the growth velocity of the spherical crystal.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2006CB605205)、国家自然科学基金(批准号:10972030)、北京科技大学冶金研究基金(批准号: 00009503) 和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:FRF-BR-09-085A)资助的课题.
    [1]

    Mullins W W, Sekerka R F 1963 J. Appl. Phys. 34 323

    [2]

    Golovin A A, Davis S H 1998 Phisica D 116 363

    [3]

    Davis S H 2001 Theory of Solidification (Cambridge: Cambridge University Press)

    [4]

    Maruyama M, Kawabata K 2002 J. Cryst.Growth 237—239 164

    [5]

    Murray B T, Coriell S R, Chernov A A, McFadden G B 2000 J. Cryst. Growth 218 434

    [6]

    Zhu Z H, Ge P W, Xu Z Y, Huo C R 1998 Chin. Phys. 7 801

    [7]

    Liu Y C, Chen W C, Huo C R, Ge P W 1999 Chin. Phys. 8 881

    [8]

    Yu Y M, Yang G C, Zhao D W, Lü Y L, Karma A, Beckermann C 2001 Acta Phys. Sin. 50 2423 (in Chinese) [于艳梅、 杨根仓、 赵达文、 吕衣礼、 Karma A, Beckermann C 2001 50 2423]

    [9]

    Zhu Z H, Hong Y, Ge P W, Yu Y D 2004 Chin. Phys. 13 1982

    [10]

    Zhao D W, Li J F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7094 (in Chinese) [赵达文、 李金富 2009 58 7094]

    [11]

    Xu J J 2006 Introduction to Kinetics of Solidification and Stability Theory of the Interface pp18—21, p58 (Beijing: Science Press) (in Chinese) [徐鉴君 2006 凝固过程动力学与交界面稳定性理论导引 (北京:科学出版社) 第18—21, 58页]

    [12]

    Sekerka R F 2004 J. Cryst. Growth 264 530

    [13]

    Cristini V, Lowengrub J 2002 J. Cryst. Growth 240 267

    [14]

    Cristini V, Lowengrub J 2004 J. Cryst. Growth 266 552

    [15]

    Li S W, Lowengrub J S, Leo P H, Cristini V 2005 J. Cryst. Growth 277 578

    [16]

    Chen M W, Wang Z D, Sun R J 2007 Acta Phys. Sin. 56 1819 (in Chinese) [陈明文、 王自东、 孙仁济 2007 56 1819]

    [17]

    Chen M W, Wang Z D, Xu J J 2007 Sci. China E 37 644 [陈 明文、 王自东、 徐鉴君 2007 中国科学E 37 644] 〖18] Chen M W, Wang Z D, Xie J X, Xu J J 2008 Acta Mech. Sin. 24 681

    [18]

    Chen M W, Lan M, Yuan L, Wang Y Y, Wang Z D, Xu J J 2009 Chin. Phys. B 18 1691

    [19]

    Wang Z D, Wang X W, Wang Q S, Shi H I, Xu J J 2009 Nanotechnology 20 075605

    [20]

    Turnbull D 1981 Metall. Trans. 12A 695

    [21]

    Li J F, Yang G C, Zhou Y H 2000 Mater. Res. Bull. 35 1775

  • [1]

    Mullins W W, Sekerka R F 1963 J. Appl. Phys. 34 323

    [2]

    Golovin A A, Davis S H 1998 Phisica D 116 363

    [3]

    Davis S H 2001 Theory of Solidification (Cambridge: Cambridge University Press)

    [4]

    Maruyama M, Kawabata K 2002 J. Cryst.Growth 237—239 164

    [5]

    Murray B T, Coriell S R, Chernov A A, McFadden G B 2000 J. Cryst. Growth 218 434

    [6]

    Zhu Z H, Ge P W, Xu Z Y, Huo C R 1998 Chin. Phys. 7 801

    [7]

    Liu Y C, Chen W C, Huo C R, Ge P W 1999 Chin. Phys. 8 881

    [8]

    Yu Y M, Yang G C, Zhao D W, Lü Y L, Karma A, Beckermann C 2001 Acta Phys. Sin. 50 2423 (in Chinese) [于艳梅、 杨根仓、 赵达文、 吕衣礼、 Karma A, Beckermann C 2001 50 2423]

    [9]

    Zhu Z H, Hong Y, Ge P W, Yu Y D 2004 Chin. Phys. 13 1982

    [10]

    Zhao D W, Li J F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7094 (in Chinese) [赵达文、 李金富 2009 58 7094]

    [11]

    Xu J J 2006 Introduction to Kinetics of Solidification and Stability Theory of the Interface pp18—21, p58 (Beijing: Science Press) (in Chinese) [徐鉴君 2006 凝固过程动力学与交界面稳定性理论导引 (北京:科学出版社) 第18—21, 58页]

    [12]

    Sekerka R F 2004 J. Cryst. Growth 264 530

    [13]

    Cristini V, Lowengrub J 2002 J. Cryst. Growth 240 267

    [14]

    Cristini V, Lowengrub J 2004 J. Cryst. Growth 266 552

    [15]

    Li S W, Lowengrub J S, Leo P H, Cristini V 2005 J. Cryst. Growth 277 578

    [16]

    Chen M W, Wang Z D, Sun R J 2007 Acta Phys. Sin. 56 1819 (in Chinese) [陈明文、 王自东、 孙仁济 2007 56 1819]

    [17]

    Chen M W, Wang Z D, Xu J J 2007 Sci. China E 37 644 [陈 明文、 王自东、 徐鉴君 2007 中国科学E 37 644] 〖18] Chen M W, Wang Z D, Xie J X, Xu J J 2008 Acta Mech. Sin. 24 681

    [18]

    Chen M W, Lan M, Yuan L, Wang Y Y, Wang Z D, Xu J J 2009 Chin. Phys. B 18 1691

    [19]

    Wang Z D, Wang X W, Wang Q S, Shi H I, Xu J J 2009 Nanotechnology 20 075605

    [20]

    Turnbull D 1981 Metall. Trans. 12A 695

    [21]

    Li J F, Yang G C, Zhou Y H 2000 Mater. Res. Bull. 35 1775

  • [1] 孙思杰, 蒋晗. 各向异性界面动力学对深胞晶生长形态稳定性的影响.  , 2024, 73(11): 118101. doi: 10.7498/aps.73.20240362
    [2] 钮迪, 蒋晗. 界面动力学参数对深胞晶界面形态整体波动不稳定性的影响.  , 2022, 71(16): 168101. doi: 10.7498/aps.71.20220322
    [3] 范海龙, 陈明文. Straining流对柱状晶体在三元过冷熔体中生长的影响.  , 2020, 69(11): 116401. doi: 10.7498/aps.69.20200233
    [4] 张妮, 刘丁, 冯雪亮. 直拉硅单晶生长过程中工艺参数对相变界面形态的影响.  , 2018, 67(21): 218701. doi: 10.7498/aps.67.20180305
    [5] 赵珍阳, 李涛, 李肖音, 李雄鹰, 李辉. 液态Ag薄膜在修饰的石墨烯表面的形态演变及其界面性质.  , 2017, 66(6): 069601. doi: 10.7498/aps.66.069601
    [6] 蒋晗, 陈明文, 史国栋, 王涛, 王自东. 各向异性表面张力对深胞晶界面形态稳定性的影响.  , 2016, 65(9): 096803. doi: 10.7498/aps.65.096803
    [7] 王颖泽, 宋新南, 刘栋. 热惯性对热弹性行为影响的渐近分析.  , 2013, 62(21): 214601. doi: 10.7498/aps.62.214601
    [8] 陈成, 陈铮, 张静, 杨涛. 晶体相场法模拟异质外延过程中界面形态演化与晶向倾侧.  , 2012, 61(10): 108103. doi: 10.7498/aps.61.108103
    [9] 张云鹏, 林鑫, 魏雷, 王猛, 彭东剑, 黄卫东. 用CA方法模拟界面能各向异性对胞晶生长形态的影响.  , 2012, 61(22): 228106. doi: 10.7498/aps.61.228106
    [10] 曹斌, 林鑫, 黄卫东. 远场来流条件下过冷熔体球晶生长的稳定性.  , 2011, 60(6): 066403. doi: 10.7498/aps.60.066403
    [11] 王志军, 王锦程, 杨根仓. 各向异性作用下合金定向凝固界面稳定性的渐近分析.  , 2008, 57(2): 1246-1253. doi: 10.7498/aps.57.1246
    [12] 李俊杰, 王锦程, 许 泉, 杨根仓. 外来夹杂物颗粒对枝晶生长形态影响的相场法研究.  , 2007, 56(3): 1514-1519. doi: 10.7498/aps.56.1514
    [13] 张学华, 罗豪甦, 仲维卓. KABO晶体生长形态演化机理的分析.  , 2006, 55(10): 5413-5417. doi: 10.7498/aps.55.5413
    [14] 韩祥临. ENSO事件随机动力学模型的渐近分析.  , 2005, 54(6): 2590-2594. doi: 10.7498/aps.54.2590
    [15] 罗时荣, 吕百达, 孙年春. 截断光束的广义M2因子.  , 2004, 53(7): 2145-2149. doi: 10.7498/aps.53.2145
    [16] 吕咸青. KdVB方程行波解的渐近分析.  , 1992, 41(2): 177-181. doi: 10.7498/aps.41.177
    [17] 黄卫东, 商宝禄, 周尧和. 凝固界面形态演化的实验研究.  , 1991, 40(2): 323-328. doi: 10.7498/aps.40.323
    [18] 衣虎春, 朱敏, 杨大智. NiTi记忆合金中R相和马氏体相中孪晶界面的群论分析.  , 1988, 37(8): 1376-1380. doi: 10.7498/aps.37.1376
    [19] 常昕, 张修睦, 杨奇斌, 郭可信. 非共格孪晶界面位移矢量的测定与分析.  , 1982, 31(8): 1135-1140. doi: 10.7498/aps.31.1135
    [20] 章元龙. 关于人工水晶生长形态与界面分子组波度之间的联系.  , 1979, 28(1): 40-53. doi: 10.7498/aps.28.40
计量
  • 文章访问数:  9780
  • PDF下载量:  713
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-07
  • 修回日期:  2010-09-14
  • 刊出日期:  2011-03-05

/

返回文章
返回
Baidu
map