ИСТИНА

Математическое моделирование процесса затвердевания многокомпонентного сплава после импульсного лазерного воздействия Токмачев М.Г.1, Соболев С.Л.2, Колобов Ю.Р.2 1 – Московский государственный университет, Физический факультет, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1/2. Email: miket@mail.ru, 2 – Институт проблем химической физики РАН, 142432 г. Черноголовка, Московская область, проспект академика Семенова, д. 1. Процессы быстрого затвердевания многокомпонентных сплавов (трех или более компонентов) во многом определяют их структурно-фазовое состояние и связанные с ним физико-химические, механические и другие свойства большинства широко применяемых на практике металлических материалов. Построение теоретических моделей указанных процессов является фундаментальной основой формирования заранее заданных эксплуатационных характеристик указанных сплавов [1, 2]. Большинство моделей, описывающих затвердевание в многокомпонентных системах, было разработано в предположении независимой диффузии растворенных веществ. Для многокомпонентных жидкостей обычно пренебрегают недиагональными членами диффузионной матрицы, однако на практике в некоторых ситуациях диффузионное взаимодействие между частицами в многокомпонентных сплавах играет важную роль. Следует отметить, что влияние недиагональных диффузионных членов на кинетику диффузионного превращения в многокомпонентных системах все еще остается открытым вопросом [3, 4]. Более того, во время быстрого затвердевания сплавов диффузия растворенного вещества происходит в условиях, далеких от локального равновесия. Локальные неравновесные эффекты приводят к резкой смене механизма затвердевания от диффузионного и разделительного механизма к бездиффузионному и безразделительному механизму, когда скорость фронта равна диффузионной скорости, т.е. скорости диффузионных возмущений в жидкой фазе [5, 6]. В настоящей работе разработана математическая модель процесса высокоскоростного затвердевания многокомпонентных сплавов с учетом как перекрестных, так и локально неравновесных эффектов при диффузии растворенных в жидкой фазе компонент. Продемонстрировано влияние перекрестных эффектов на финальное распределение компонентов в сплаве после окончания процесса затвердевания. 1. Hecht U., Granasy L., Pusztai T., Bottger B., Apel M., Witusiewicz V. et al. Multiphase solidification in multicomponent alloys // Mater. Sci. Eng. R, 2004, v.46, p.1–49. 2. Колобов Ю.Р. Диффузионно-контролируемые процессы на границах зерен и пластичность металлических поликристаллов // Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 184с. ISBN 5-02-030365-8. 3. Ludwig A. The interface response-functions in multi-componental alloy solidification // Physica D, 1998, v.124, p. 271–284. 4. Sobolev S.L., Poluyanov L.V., Liu F. An analytical model for solute diffusion in multicomponent alloy solidification // J. Cryst. Growth, 2014, v. 395, p.46-54. 5. Sobolev S.L. A novel hybrid model combining local nonequilibrium and discrete variables methods for solute trapping during rapid alloy solidification // Acta Materialia, 2016, v. 116, p.212-218. 6. Sobolev S.L. Rapid solidification under local nonequilibrium condition // Phys. Rev. E, 1997, v.55, p.6845-6854.