МОДЕЛЬ КОНКУРЕНЦІЇ ФАЗ ТА ДИФУЗІЙНИХ ШЛЯХІВ ПРИ РЕАКЦІЙНІЙ ДИФУЗІЇ В ПОТРІЙНІЙ СИСТЕМІ
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
У роботі досліджено конкуренцію фаз і вибір дифузійного шляху під час реакційної дифузії в модельній потрійній системі . Моделювання виконано двома методами: стохастичним кінетичним середньопольовим (Stochastic Kinetic Mean-Field, SKMF) та методом Монте-Карло. Розглянуто двовимірний модельний сплав на основі площини ГЦК-ґратки з урахуванням міжатомних взаємодій у першій та другій координаційних сферах. Показано, що поєднання від’ємних енергій змішування в першій сфері та додатних — у другій дає змогу відтворити фазову діаграму з майже стехіометричними впорядкованими фазами типу і . Досліджено вплив співвідношення енергій взаємодії та початкового складу сплаву на морфологію реакційної зони та вибір дифузійного шляху. Встановлено, що за певних умов система уникає утворення справжньої двофазної зони і реалізує послідовне чергування фаз, тоді як поблизу еквіатомних складів формується двофазна область. Порівняння результатів SKMF-моделювання та моделювання методом Монте-Карло свідчить про загальну якісну узгодженість, але також виявляє суттєвий вплив локальних концентраційних флуктуацій на морфологію реакційної зони.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
Gusak, A. M., Zaporozhets, T. V., Lyashenko, Y. O., Kornienko, S. V., Pasichnyy, M. O., & Shirinyan, A. S. (2010). Diffusion-controlled solid state reactions: in alloys, thin films and nano systems. John Wiley & Sons. – Retrieved from: https://doi.org/10.1002/9783527631025
Gusak, A. M., & Gurov, K. P. (1982). Kinetics of phase formation in the diffusion zone during interdiffusion. Fizika Metallov i Metallovedenie, 53(5), 842–847.
Gusak, A. M., Zaporozhets, T. V., Lyashenko, Y. O., & Pasichna, V. M. (2021). Models of solid-phase reactions – new results. Cherkasy National University named after Bohdan Khmelnytsky.
Gusak, A. M., Hodaj, F., & Bogatyrev, A. O. (2001). Kinetics of nucleation in the concentration gradient. Journal of Physics: Condensed Matter, 13(12), 2767–2784. – Retrieved from: https://doi.org/10.1088/0953-8984/13/12/301
Kornienko, S. V., & Gusak, A. M. (1998). Choice of diffusion path in a ternary system. Metallofizika i Novejshie Tekhnologii, 20(4), 28–42.
Yang, S. C., Ho, C. E., Chang, C. W., & Kao, C. R. (2006). Strong Zn concentration effect on the soldering reactions between Sn-based solders and Cu. Journal of Materials Research, 21(10), 2436–2439. – Retrieved from: https://doi.org/10.1557/JMR.2006.0320
Lyashenko, Y. O. (2003). Interdiffusion in ternary systems with two-phase zones: approaches and models. Uspekhi Fiziki Metallov, 4(2), 81–122. – Retrieved from: https://doi.org/10.15407/ufm.04.02.081
Kirkaldy, J. S., & Brown, L. C. (1963). Diffusion behaviour in ternary, multiphase systems. Canadian Metallurgical Quarterly, 2(1), 89–115. – Retrieved from: https://doi.org/10.1179/cmq.1963.2.1.89
Hoyt, J. J. (2020). Analysis of morphological stability in ternary two-phase diffusion couples. Journal of Crystal Growth, 549, 125850. – Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2020.125850
Dash, A., Bhattacharyya, S., & Paul, A. (2023). Concepts for estimating diffusion coefficients of NiCoFeCr alloys. Scripta Materialia, 237, 115719. – Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2023.115719
Liu, Y., Pu, L., Gusak, A., Zhao, X., Tan, C., & Tu, K. N. (2020). Ultra-thin intermetallic compound formation in microbump technology. Materialia, 12, 100791. – Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100791
SKMF. (n.d.). Stochastic kinetic mean field. Retrieved from: http://skmf.eu
Erdélyi, Z., Pasichnyy, M., Bezpalchuk, V., Tomán, J. J., Gajdics, B., & Gusak, A. M. (2016). Stochastic kinetic mean field model. Computer Physics Communications, 204, 31–37. – Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2016.03.003
Bezpalchuk, V. M., Kozubski, R., & Gusak, A. M. (2017). Simulation of diffusion and ordering in f.c.c. structures. Progress in Physics of Metals, 18(3), 205–233. – Retrieved from: https://doi.org/10.15407/ufm.18.03.205
Gusak, A., Zaporozhets, T., & Storozhuk, N. (2019). Phase competition in solid-state reactive diffusion. The Journal of Chemical Physics, 150(17), 174109. – Retrieved from: https://doi.org/10.1063/1.5086046
Zaporozhets, T. V., Taranovskyy, A., Jáger, G., Gusak, A. M., Erdélyi, Z., & Tomán, J. J. (2020). Stochasticity in kinetic mean-field calculations. Computational Materials Science, 171, 109251. – Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.109251
Gusak, A., & Storozhuk, N. (2021). Modelling of phase formation in solid-state interactions. Progress in Physics of Metals, 22(4), 481–517. – Retrieved from: https://doi.org/10.15407/ufm.22.04.481