Нові моделі початкових стадій дифузійних твердофазних реакцій у тонких плівках та наночастинках - Автореферат

Перші ж дослідження такими методами показали, що попередні теоретичні уявлення про початкові стадії твердофазних реакцій потребують докорінного перегляду. Дослідження даних процесів є досить актуальним для нанорозмірних систем, оскільки в таких системах початкові етапи реакційної дифузії визначають подальшу долю всієї системи. Для досягнення поставленої мети були визначені наступні завдання: - створити атомну Монте-Карло модель для компютерної імітації вакансійної дифузії з утворенням впорядкованих фаз у нанорозмірних бінарних системах та дослідити кінетику зародження впорядкованих фаз у мультишарах; дослідити затримку появи першої проміжної фази Al9Co2 у системі Al-Co та встановити механізм зародження, використовуючи теорію зародження у полі концентраційного градієнту; Для досягнення поставленої в роботі мети були використані наступні методи дослідження: - кінетичний атомний метод Монте-Карло компютерної імітації вакансійної дифузії для дослідження кінетики початкових стадій реакційної дифузії на атомному рівні;У другому розділі проведено чисельний аналіз процесу зародкоутворення першої фази Al9Co2 у тонкоплівковій системі Al-Co для встановлення адекватності застосування теорії зародження у полі концентраційного градієнту, котра базується лише на термодинамічному аналізі, до пояснення затримки появи першої фази. Відомо, що у дифузійній зоні між Al і Co, в інтервалі температур від 200°С до 400°С, відбувається утворення і ріст прошарку твердого розчину, а зародження частинок фази Al9Co2 можливе лише за умови, що ширина дифузійної зони перевищує 3-4 нм. Порівнявши результати, передбачені за всіма можливими модами нуклеації, з експериментами, можна встановити, який режим нуклеації відповідає дійсності і чи взагалі можливо пояснити процес пригнічення появи першої фази теорією нуклеації у полі концентраційного градієнту. Представлені результати чисельного аналізу вказують на те, що теорія критичного градієнту дає можливість пояснити зафіксовану експериментально затримку появи першої фази Al9Co2 у системі Al-Co, якщо значення інтервалу гомогенності фази Al9Co2 знаходиться у межах від Дс=0,2 ат.% до Дс=0,9 ат.%. Розглянуто процес утворення інтерметалідної фази щ на межі між чистими компонентами А (б-фаза) і В (в-фаза).У дисертації запропоновано нові моделі, котрі дозволяють описати початкові стадії дифузійних твердофазних реакцій у нанорозмірних бінарних системах при фазових переходах першого роду. Запропоновано нову Монте-Карло модель для опису початкових стадій реакційної дифузії. Головна особливість представленої моделі полягає у врахуванні різкої залежності енергій парної взаємодії від локального оточення, що дозволяє чітко розрізняти фази. Зокрема показано, що: - формування першої проміжної фази складається з трьох стадій - концентраційної підготовки (інкубаційного періоду), лінійної стадії латерального розростання, нормального росту; Затримка появи першої фази Al9Co2 у тонкоплівковій дифузійній парі Al-Co може бути пояснена термодинамічною забороною нуклеації у полі концентраційного градієнту.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ