Все выпуски

В настоящей работе приведена модель анизотропного роста дендритных кристаллов из химически чистой и бинарной жидкости (раствора или расплава) с учетом вынужденной конвекции жидкой фазы. Представлены зависимости скорости роста и радиуса вершины дендрита от переохлаждения жидкости для случаев химически чистого материала и с учетом примесей. Дан сравнительный анализ влияния вынужденной конвекции на кинетику роста дендритов. Для оценки скорости роста и морфологии дендрита используется модель высокоскоростного роста дендритов, которая учитывает вклад конвективного потока и анизотропные свойства границы раздела кристалл-жидкость. В модели также используется гиперболическое уравнение диффузии для описания неравновесного захвата примеси поверхностью кристалла, которое возникает при быстром росте кристаллов.

The paper presents the model of anisotropic growth of dendritic crystallization of chemically pure and binary liquid (solution or melt) based on forced convection of the liquid phase. The dependencies of the growth rate and the radius of the top of a dendrite from under-cooling fluid in cases of a chemically pure material and alloys are presented. A comparative analysis of the influence of forced convection on the dendrite growth kinetics is carried out. Evaluation of growth rate and morphology of dendrite by high-speed crystal growth model was done. The contribution of convective flow and the anisotropic properties of the liquid-crystal boundary were taking into account. The model is also used hyperbolic diffusion equation to describe the non-equilibrium impurity capture by crystal surface, which occurs under the rapid crystals growth.

Проведен анализ развития скорости неизотермического роста вершины параболического дендрита от момента образования кристалла до выхода скорости на свое стационарное значение. Для определения временной зависимости скорости роста использовалось условие Гиббса-Томсона для сильно неравновесной кристаллизации химически однокомпонентной жидкости. Показано, что зависимость скорости от переохлаждения имеет экспоненциальный характер. Получена количественная и качественная оценки времени достижения стационарного режима роста дендрита при постоянном значении переохлаждения. Аналитически рассчитанная скорость как функция времени совпадает с численными расчетами.

The evolution of the growth rate of a dendritic tip for nonisothermal crystal growth from the moment of crystal formation to the moment when the growth rate attains its steady-state value is considered. Gibbs-Thomson condition for highly nonequilibrium rapidly moving crystallization of a pure one-component liquid is used to determine the time dependence of the growth rate of a dendritic tip. It is shown that the dependence of the growth rate on overcooling has the form of an exponential law. Under the condition of constant overcooling an estimation of the time of reaching the steady-state regime of growth is obtained. The analytically derived velocity of growth as a function of time coincides with numerical calculations.