Введение
1 Проблема неравновесных фазовых переходов 25
1.1 Предыстория проблемы 25
1.2 Описание системы 29
1.2.1 Термодинамические переменные 29
1.2.2 Время релаксации 33
1.3 Энтропийное описание 35
1.3.1 Обобщенное уравнение Гиббса 35
1.3.2 Баланс энтропии 39
1.4 Гиперболическая модель фазового поля 40
1.4.1 Функционал энтропии 40
1.4.2 Определяющие уравнения и термодинамическая согласованность 43
1.5 Обобщенная модель фазового поля 48
1.5.1 Релаксационные функции для потоков 48
1.5.2 Вариационный принцип и уравнения Лагранжа-Эйлера 53
1.6 Сопоставление с существующими моделями 57
1.7 Краткие выводы и постановка задач исследования 63
2 Модели высокоскоростных превращений 66
2.1 Модели резкой границы 66
2.1.1 Задача о движении свободной границы 66
2.1.2 Метод граничного интеграла 68
2.2 Модели диффузной границы 79
2.2.1 Модель фазового поля 79
2.2.2 Модель двухфазной среды 91
2.3 Краткие выводы 92
3 Модель высокоскоростного затвердевания 94
3.1 Отклонение от локального равновесия и уравнения переноса 94
3.1.1 Неравновесный захват примеси 98
3.1.2 Кинетический ликвидус 113
3.2 Режимы движения границ 117
3.2.1 Динамическая устойчивость 118
3.2.2 Морфологическая устойчивость 119
3.3 Формы роста кристаллов 123
3.4 Модель дендритного затвердевания 129
3.5 Краткие выводы 132
4 Кинетика высокоскоростного затвердевания 134
4.1 Сопоставление модельных предсказаний с экспериментом . 134
4.1.1 Затвердевание с плоской границей фаз 134
4.1.2 Затвердевание с дендритной границей фаз 136
4.1.3 Многофазное затвердевание 137
4.2 Эффекты, влияющие на формирование структуры и кинетику затвердевания 147
4.2.1 Отбор структуры 147
4.2.2 Влияние конвекции и малых концентраций примеси . 159
4.3 Морфологические переходы 163
4.4 Бездиффузионный рост 165
4.5 Краткие выводы 169
5 Моделирование структуры материалов 171
5.1 Структурообразование из переохлажденного состояния . 173
5.1.1 Плавление и затвердевание капель при электромагнитной левитации 173
5.1.2 Плавление и затвердевание при диффузионной спайке 178
5.2 Структурообразование при направленном затвердевании . 187
5.2.1 Перекристаллизация при лазерной закалке 187
5.2.2 Затвердевание при закалке из жидкого состояния меюдом спиннингования 195
5.3 Краткие выводы 198
6 Заключение и основные результаты работы 202
7 Благодарности 206
Литература 207
