Випуски $\rightarrow$ Том 22, випуск 4 (2021)

Моделювання фазоутворення у процесах твердо-твердофазної та твердо-рідкофазної взаємодій: нові результати

А. М. Гусак, Н. В. Сторожук

Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, бульв. Шевченка, 81, 18031 Черкаси, Україна

Отримано 19.08.2021; остаточна версія — 02.11.2021 Завантажити PDF logo PDF

Анотація
Розглядаються нові результати, одержані після 2016 року в галузі моделювання фазоутворення за твердо-твердофазних і твердо-рідкофазних реакцій методами СКСП (Стохастичний кінетичний середньо-польовий), Монте-Карло та феноменологічним. Правдоподібні результати моделювання реакційної багатофазної дифузії, зокрема утворення чітких концентраційних плато для кожної впорядкованої проміжної фази та чітких концентраційних перепадів між ними одержуються методами СКСП та Монте-Карло, якщо в моделі врахувати міжатомні взаємодії в другій координаційній сфері так, що енергія змішання в першій сфері — від’ємна, а в другій — додатна. Іншою можливістю одержати правдоподібні результати моделювання реакційної дифузії є використання міжатомних взаємодій, залежних від локального хімічного складу, із максимумами для стехіометричних концентрацій. У феноменологічному моделюванні вводяться узагальнення концепції коефіцієнта взаємної дифузії за Ваґнером і відповідне правило суперпозиції. Запропоновано новий механізм латерального росту зерен у зростаючих прошарках проміжних фаз під час реакційної дифузії. Повідомляється про відкриття аномально швидкого росту зерен на фінальній стадії паяння контактів «сандвічевого» типу мідь–цина–мідь і про теорію цього явища. Також описано просту модель врахування впливу добавок Цинку на реакцію мідь–цина.

Ключові слова: взаємна дифузія, проміжні фази, впорядкування, моделювання, середньо-польове наближення, шум, метод Монте-Карло, паяння.

Citation: A. M. Gusak and N. V. Storozhuk, Modelling of Phase Formation in Solid–Solid and Solid–Liquid Interactions: New Developments, Progress in Physics of Metals, 22, No. 4: 481–510 (2021); doi: 10.15407/ufm.22.04.481

Цитована література   
  1. K.-N. Tu, Solder Joint Technology (New York: Springer: 2007), p. 357; ISBN: 0-387-38890-7
  2. F. Baras, V. Turlo, O. Politano, S.G. Vadchenko, A.S. Rogachev, A.S. Mukasyan, Advanced Engineering Materials, 20, No. 8: 1800091 (2018); https://doi.org/10.1002/adem.201800091
  3. S.Q. Arlington, S.V. Lakshman, S.C., Barron, J.B. DeLisio, J.C. Rodriguez, S. Narayanan, T.P. Weihs, Materials Advances, 1, No. 5: 1151 (2020); https://doi.org/10.1039/D0MA00148A
  4. El.M. Kousseifi, K. Hoummada, F. Panciera, C. Lavoie, D. Mangelinck, Acta Materialia, 198: 100 (2020); https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.07.062
  5. K.-N. Tu, A. M. Gusak, Kinetics in nanoscale materials (New York: John Wiley & Sons: 2014); ISBN: 978-0-470-88140-8
  6. R. Chaim, Y. Amouyal, Materials, 12, No. 9: 1494 (2019); https://doi.org/10.3390/ma12091494
  7. A. Gusak, N. Storozhuk, Diffusion-Controlled Phase Transformations in Open Systems. In Handbook of Solid State Diffusion (Amsterdam, Netherlands: Elsevier: 2017), Vol. 2: pp. 37-100; https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804548-0.00002-5
  8. A.M. Gusak, T.V. Zaporozhets, Y.O. Lyashenko, S.V. Kornienko, M.O. Pasichnyy, A.S. Shirinyan, Diffusion-controlled solid state reactions: in alloys, thin films and nanosystems (New York: John Wiley & Sons: 2010); ISBN: 978-3-527-40884-9
  9. A.M. Gusak, O.Y. Lyashenko, F. Hodaj, Inorganic Materials: Applied Research, 10, No. 3: 517 (2019); https://doi.org/10.1134/S2075113319030109
  10. A.M. Gusak, Ukrainian Journal of Physics, 35, No. 5: 725 (1990)
  11. F. Hodaj, A.M. Gusak, P.J. Desre, Philosophical Magazine A, 77, No 6: 1471 (1998); https://doi.org/10.1080/01418619808214264
  12. A.M. Gusak, F. Hodaj, A.O. Bogatyrev, Journal of physics: Condensed matter, 13, No. 12: 2767 (2001); https://doi.org/10.1088/0953-8984/13/12/302
  13. F. Hodaj, A.M. Gusak, Acta materialia, 52, No. 14: 4305 (2004); https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.05.047
  14. A.M. Gusak, F. Hodaj, G. Schmitz, Philosophical Magazine Letters, 91, No. 9: 610 (2011); https://doi.org/10.1080/09500839.2011.600257
  15. A.M. Gusak, A.O. Bogatyrev, A.O. Kovalchuk, S.V. Kornienko, Gr.V. Lucenko, Yu.A. Lyashenko, A.S. Shirinyan, T.V. Zaporoghets, Progress in Physics of Metals, 5, No. 4: 433 (2004); https://doi.org/10.15407/ufm.05.04.433
  16. G. Martin, Physical review B, 41, No. 4: 2279 (1990); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.2279
  17. Z. Erdelyi, D.L. Beke, A. Taranovskyy, Applied Physics Letters, 92, No. 13: 133110 (2008); https://doi.org/10.1063/1.2905334
  18. N.V. Storozhuk, K.V. Sopiga, A.M. Gusak, Philosophical Magazine, 93, No. 16: 1999 (2013); https://doi.org/10.1080/14786435.2012.746793
  19. Z. Erdelyi, M. Pasichnyy, V. Bezpalchuk, J.J. Toman, B. Gajdics, A.M. Gusak, Computer Physics Communications, 204: 31 (2016); https://doi.org/10.1016/j.cpc.2016.03.003
  20. V.M. Bezpalchuk, R. Kozubski, A.M. Gusak, Progress in Physics of Metals, 18, No. 3.: 205 (2017); https://doi.org/10.15407/ufm.18.03.205
  21. A. Gusak, T. Zaporozhets, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 11: 1415 (2018); https://doi.org/10.15407/mfint.40.11.1415
  22. A. Gusak, T. Zaporozhets, N. Storozhuk, The Journal of Chemical Physics, 150, No. 17: 174109 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5086046
  23. T.V. Zaporozhets, A. Taranovskyy, G. Jager, A.M., Gusak, Z. Erdelyi, J.J. Toman, Computational Materials Science, 171: 109251(2020); https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.109251
  24. A. G. Khachaturyan, Theory of Structural Transformations In Solids (New York: Dover Publications: 2013); ISBN: 0-486-46280-3
  25. Y. Wang, L. Chen, A. Khachaturyan, Solid-solid phase transformation (Warrendale, PA: TMS: 1994), p. 245; ISBN: 0-87339-278-7
  26. A. Portavoce, G. Treglia, Physical Review B, 82, No. 20: 205431 (2010); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.205431
  27. A. Portavoce, G. Treglia, Physical Review B, 85, No. 22: 224101 (2012); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.224101
  28. C. Wagner, Acta Metallurgica, 17, No. 2: 99 (1969); https://doi.org/10.1016/0001-6160(69)90131-X
  29. A.M. Gusak, N.V. Storozhuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 5: 583 (2019); https://doi.org/10.15407/mfint.41.05.0583
  30. A.M. Gusak, M.V. Yarmolenko, Journal of applied physics, 73, No. 10, 4881 (1993); https://doi.org/10.1063/1.353805
  31. V.M. Pasichna, A.M. Gusak, Cherkasy university bulletin: physical and mathematical sciences, 1: 9 (2019); https://doi.org/10.31651/2076-5851-2019-1-9-30
  32. V. Pasichna, A. Gusak, Computational Materials Science, 187: 110114 (2021); https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2020.110114
  33. A. M. Gusak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 10: 1335 (2020); https://doi.org/10.15407/mfint.42.10.1335
  34. A.M., Gusak, K.-N. Tu, Physical Review B, 66, No. 11: 115403 (2002); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.115403
  35. K.-N. Tu, A.M. Gusak, M. Li, Journal of applied Physics, 93, No. 3: 1335 (2003); https://doi.org/10.1063/1.1517165
  36. J.O. Suh, K.-N. Tu, G.V. Lutsenko, A.M. Gusak, Acta Materialia, 56, No. 5: 1075 (2008); https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.11.009
  37. B.R., Patterson, Y. Liu, Metallurgical Transactions A, 23, No. 9: 2481 (1992); https://doi.org/10.1007/BF02658051
  38. O. Liashenko, A.M. Gusak, F. Hodaj, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 25, No. 10: 4664 (2014); https://doi.org/10.1007/s10854-014-2221-7
  39. F. Hodaj, O. Liashenko, A.M. Gusak, Philosophical Magazine Letters, 94, No. 4: 217 (2014): https://doi.org/10.1080/09500839.2014.886782
  40. A. Gusak, F. Hodaj, O. Liashenko, Philosophical Magazine Letters, 95, No. 2: 110 (2015); https://doi.org/10.1080/09500839.2015.1020350
  41. A.M. Gusak, C. Chen, K.-N. Tu, Philosophical Magazine, 96, No. 13: 1318 (2016); https://doi.org/10.1080/14786435.2016.1162913
  42. A.M. Gusak, K.-N. Tu, C. Chen, Scripta materialia, 179: 45 (2020); https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.01.005
  43. Y. Liu, L. Pu, A. Gusak, X. Zhao, C. Tan, K.-N. Tu, Materialia, 12: 100791 (2020); https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100791

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України,