蒋晗 陈明文 王涛 王自东‡

1)(北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083)

2)(北京科技大学数理学院,北京 100083)

各向异性界面动力学与各向异性表面张力的相互作用对定向凝固过程中深胞晶生长的影响

蒋晗1)陈明文2)†王涛1)王自东1)‡

1)(北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083)

2)(北京科技大学数理学院,北京 100083)

(2017年1月5日收到;2017年2月26日收到修改稿)

通过应用匹配渐近展开法和多变量展开法研究了各向异性界面动力学与各向异性表面张力的相互作用对定向凝固过程中深胞晶生长的影响.结果表明∶当各向异性界面动力学与各向异性表面张力的偏好方向之间相差角度为θ0时,θ0会对深胞晶生长形态产生影响;当0≤θ0≤π/4时,随着θ0的增大,深胞晶的指状界面全长减小,深胞晶根部的深度减小,根部附近界面的曲率减小,而曲率半径增大;当π/4≤θ0≤π/2时,随着θ0的增大,深胞晶的指状界面全长增大,深胞晶根部的深度增大,根部附近界面的曲率增大,而曲率半径减小.

∶定向凝固,各向异性表面张力,各向异性界面动力学,深胞晶生长

PACS∶68.70.+w,81.10.Aj,81.30.FbDOI∶10.7498/aps.66.106801

1 引 言

几十年来,定向凝固过程中的深胞晶生长一直是凝聚态物理和材料科学的研究重点.已经有许多实验和数值模拟[1−4]通过使用Hele-Shaw模型对深胞晶生长问题进行了研究.Hele-Shaw模型包括细长的样本材料及两个恒温区∶一个高于平直界面液化温度TM的高温区(温度为TH)和一个低于TM的低温区(温度为TC).以恒定速度V由高温区向低温区拉动样本,随着拉速V的增加,固……