二元系统中的溶质捕获与无扩散凝固

关于二元系统快速凝固的大量实验数据显示，会形成具有初始（名义）化学成分的亚稳固相。这一事实可通过完全溶质捕获来解释，即在晶体有限生长速度下导致无扩散（无化学分凝）凝固。本文特别致力于开发一种快速凝固模型，以描述晶体从化学分凝生长到无扩散生长的转变。解析处理得出了完全溶质捕获的条件，该条件直接源于对固 - 液界面周围溶质扩散以及界面处原子附着与脱附的分析。所得出的界面通量平衡方程考虑了两个动力学参数：界面上的扩散速度 $V_{DI}$ 和体相中的扩散速度 $V_D$。该模型描述了 Si-As 合金凝固中非平衡溶质分凝的实验数据 [M.J. Aziz et al., J. Cryst. Growth {\bf 148}, 172 (1995); Acta Mater. {\bf 48}, 4797 (2000)]，涵盖了所研究的全部凝固速度范围。