三元合金中层状共晶三相生长的理论与数值研究

我们研究了在薄样品中三元共晶合金定向凝固过程中形成的层状三相图案。该系统的一个显著特征是，与二元共晶中广泛研究的两相图案相反，三相的许多不同几何排列是可能的。在这里，我们首先使用薄膜形态下的Jackson-Hunt型计算，针对任意构型，分析了对称模型三元共晶合金的稳定层状共晶耦合生长情况，并推导了前沿过冷度作为速度和间距函数的表达式。接下来，我们进行相场模拟来检验我们的解析预测，并研究最简单周期层状阵列的不稳定性。对于大间距，我们观察到不同的振荡模式，这些模式与先前在二元共晶中发现的模式相似，并且可以使用稳态图案的对称元素进行分类。对于小间距，我们观察到一种新的不稳定性，它导致相序的改变。我们的解析计算可以很好地预测其起始点。最后，还展示了一些三维生长结构的初步相场模拟。