Особливості процесів кооперації на межі кристал − рідина за нерівноважної кристалізації

Abstract

UK: Постановка проблеми. Проблема особливостей поведінки рідкої фази на межі кристал − рідина за умов нерівноважної кристалізації важлива й актуальна. Сучасні дослідження свідчать про те, що необхідною є побудова моделей з урахуванням особливостей умов переохолодження і процесів дисипації за нерівноважних умов фазових трансформацій. Вивчення ролі температурного переохолодження − ключовий фактор для вибору моделі дисипативних структур. Наведено структурну модель рідкого прошарку на межі кристал − рідина за нерівноважних умов твердіння і тепловідведення через тверду фазу. Відповідно до моделі в прошарку виникають дисипативні структури у вигляді конвекційних шестикутних комірок. Різне спрямування теплових потоків у центрі комірок та на межі між ними спричинює виникнення значного температурного переохолодження, яке стало головною рушійною силою кристалізаційних процесів. Висновки. Запропонована модель дає пояснення щодо утворення комірчастого фронту кристалізації. Періодичність мікрозон із різним ступенем переохолодження та їх шестикутна форма визначають форму фронту кристалізації, який так само має комірчасту будову.

RU: Постановка проблемы. Проблема особенностей поведения жидкой фазы на границе кристалл − жидкость в условиях неравновесной кристаллизации является важной и актуальной. Современные исследования свидетельствуют о необходимости построения моделей с учетом особенностей условий переохлаждения и диссипативных процессов при неравновесных условиях фазовых трансформаций. Изучение роли температурного переохлаждения является ключевым фактором для выбора модели диссипативных структур. Представленa структурная модель жидкой прослойки на границе кристалл − жидкость при неравновесных условиях затвердевания и теплоотвода через твердую фазу. Согласно модели в прослойке возникают диссипативные структуры в виде конвекционных шестигранных ячеек. Разное направление тепловых потоков в центре ячеек и на границе между ними приводит к возникновению значительного температурного переохлаждения, которое является главной движущей силой кристаллизационных процессов. Выводы. Предложенная структурная модель поясняет образование ячеистого фронта кристаллизации. Периодичность микрозон с разной степенью переохлаждения и их шестиугольная форма определяют ячеистую форму фронта кристаллизации.

EN: Formulation of the problem. The problem of the behavior of the liquid phase on the crystal − liquid boundary under non-equilibrium crystallization is very important. Recent studies indicate the need to build models allowing for the conditions hypothermia and dissipation processes under non-equilibrium phase transformations. Study the role of temperature hypothermia is a key factor for the selection of the model of dissipative structures. Presented structural model of liquid layer on the crystal − liquid boundary under non-equilibrium solidification and heat dissipation through the solid phase. The dissipative structures as the convection hexagon cells emerging in the layer according to this model. Different direction of heat flow in the heart cells and the boundaries between them leads to significant temperature hypothermia which is the main mover of the crystallization processes. Conclusions. The proposed model explains the formation of the cell front of crystallization. The frequency of microzones with different hypothermia and their hexagon form determine the shape of the crystallization front, which has cell structure.