Фундаментальные основы затвердевания

Аннотация

Книга написана Уилфредом Курцем — современным классиком науки о фазовых превращениях, в частности — затвердевании, в соавторстве с его учеником Д. Фишером. Она представляет собой прекрасный обзор фундаментальных основ затвердевания металлов, сплавов, эвтектик и перитектик. Кратко и информативно изложены основные принципы затвердевания через зарождение и рост кристаллов в однофазных и многофазных металлических системах. Рассмотрены условия устойчивости роста кристаллов и условия для морфологического превращения одних форм роста в другие. Анализируются режимы малых и высоких скоростей затвердевания, в частности, дан анализ затвердевния в обычных условиях, а также при отсутствии локального термодинамического равновесия, когда скорости фазового превращения становятся аномально большими. Систематизированы термодинамические свойства и кинетические явления на поверхности раздела кристаллических фаз и жидкостей. Книга уже выдержала четыре переиздания и является настольной книгой теоретиков, экспериментаторов и практиков как в западных развитых странах, так и развивающихся странах Востока (например, книга переведена на китайский язык). Будучи широко известной в СССР и являясь необычайно популярной в России по литературным ссылкам, книга Курца и Фишера по-прежнему остается малодоступной для российских студентов, аспирантов, исследователей и практиков. Для настоящего русскоязычного издания авторами книги специально добавлены новые теоретические, экспериментальные и литературные материалы по затвердеванию и росту кристаллов, опубликованные за последние пятнадцать лет.

Содержание

Предисловие к русскоязычному переводу книги У. Курца и Д. Фишера «Fundamentals of solidification»
Предисловие к русскоязычному изданию
Предисловие
Благодарности

ГЛАВА 1. Введение
1.1. Важность затвердевания
1.2. Теплоотвод
1.3. Микроструктуры при затвердевании
1.4. Капиллярные эффекты
1.5. Перераспределение растворенных веществ

ГЛАВА 2. Переход атомов через межфазную границу твердое/жидкое
2.1. Условия для образования зародышей
2.2. Скорость образования зародышей
2.3. Структура межфазной границы
2.4. Атомная кинетика на границе фаз

ГЛАВА 3. Морфологическая неустойчивость поверхности раздела твердое/жидкое
3.1. Неустойчивость поверхности раздела для чистых веществ
3.2. Накопление растворенного вещества на плоской поверхности раздела твердое/жидкое
3.3. Неустойчивость границы раздела для сплавов
3.4. Анализ возмущений

ГЛАВА 4. Микроструктура затвердевания: ячейки и дендриты
4.1. Вынужденный и свободный рост
4.2. Морфология и кристаллография дендритов
4.3. Диффузионное поле у вершины иглообразного кристалла
4.4. Условия роста иглообразного кристалла — радиус вершины
4.5. Первичные междуосные промежутки дендритов при направленном росте
4.6. Вторичные междуосные промежутки дендритов при направленном или равноосном росте
4.7. Переход от столбчатой к равноосной структуре
4.8. Моделирование первичной микроструктуры

ГЛАВА 5. Микроструктура затвердевания: эвтектика и перитектика
5.1. Регулярная и иррегулярная эвтектика
5.2. Диффузионно-совместный рост эвтектики
5.3. Капиллярные эффекты
5.4. Условия роста эвтектики
5.5. Совместный рост дендритов и эвтектики
5.6. Перитектический рост

ГЛАВА 6. Перераспределение растворенных компонентов
6.1. Баланс массы при направленном затвердевании
6.2. Начальный переходный этап
6.3. Стационарный этап
6.4. Конечный переходный этап
6.5. Быстрая диффузия в жидкой фазе — малые системы
6.6. Микроликвация

ГЛАВА 7. Микроструктуры при быстром затвердевании
7.1. Отклонение от локального равновесия
7.2. Абсолютная стабильность
7.3. Быстрый дендритный/ячеистый рост
7.4. Быстрый эвтектический рост
7.5. Перераспределение растворенного вещества в промежутках между ячейками

Краткие выводы

ПРИЛОЖЕНИЕ A1. Математическое моделирование затвердевания
ПРИЛОЖЕНИЕ A2. Расчет потоков теплоты и вещества, связанных с формированием микроструктуры
ПРИЛОЖЕНИЕ A3. Локальное равновесие на границе раздела фаз
ПРИЛОЖЕНИЕ A4. Кинетика образования центров кристаллизации в чистых веществах
ПРИЛОЖЕНИЕ A5. Атомная структура границы раздела фаз
ПРИЛОЖЕНИЕ A6. Термодинамика быстрого затвердевания
ПРИЛОЖЕНИЕ A7. Анализ устойчивости межфазной границы
ПРИЛОЖЕНИЕ A8. Диффузия на вершине дендрита
ПРИЛОЖЕНИЕ A9. Радиус вершины и междуосные промежутки дендрита
ПРИЛОЖЕНИЕ A10. Эвтектический рост
ПРИЛОЖЕНИЕ A11. Переходные процессы при диффузии растворенного вещества
ПРИЛОЖЕНИЕ A12. Уравнения массового баланса
ПРИЛОЖЕНИЕ A13. Гомогенизация междендритной неоднородности в твердом состоянии
ПРИЛОЖЕНИЕ A14. Важные физические свойства веществ, растворов и расплавов при затвердевании

Список cимволов