三维沉淀相的生长动力学与形貌稳定性：相场研究
材料科学
2014-12-23 v1
摘要
我们利用相场模型研究了过饱和基体中孤立沉淀相在三维 (3-D) 空间下的生长动力学；假设界面能各向同性，并考虑了恒定扩散系数和可变扩散系数两种情况。我们将数值模拟得到的生长速率与 Zener 和 Frank (ZF) 的经典解析解进行了报告和比较。数值结果与解析解存在偏差，这些偏差可以通过广义 Gibbs-Thomson 效应来理解。具体而言，由于三维空间中毛细作用贡献更高（球体的曲率是圆的两倍），沉淀相生长动力学在三维中相较于二维偏离 ZF 解的程度更大。此外，与沉淀相 - 基体界面法向速度相关的动力学参数也会改变沉淀相成分与其平衡值的偏差，从而影响其生长动力学。在使用 Allen-Cahn 型和 Cahn-Hilliard 型方程组合的相场模型（如本文所用模型）中，我们展示了如何选择动力学参数（即迁移率和弛豫参数），以使（广义 Gibbs-Thomson 方程中的）动力学系数有效为零。我们还表明，沉淀相 - 基体界面的动力学参数可能在导致沉淀相生长过程中发生形貌失稳（从而形成“海草”状结构）方面发挥关键作用。
引用
@article{arxiv.1412.6922,
title = {Growth kinetics and morphological stability of precipitates in 3-D: a phase field study},
author = {Arijit Roy and Mogadalai P Gururajan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.6922},
year = {2014}
}
备注
17 pages, 8 figures (1 colour)