Pattern selection within the stripes strengthening the hexagonal (Zn)-single crystal

• Autorzy: Wołczyński W. , Boczkal G.

Warianty tytułu

PL

Selekcja struktury w prążkach umacniających heksagonalny monokryształ (Zn)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new thermodynamic criterion according to which this structure is formed which evinces lower situated minimum entropy production has been successfully applied. Calculation of the entropy production has required, however, to introduce the anisotropy of the specific surface free energy (surface tension). Therefore, a model of changes of the specific surface free energy with the rotating crystallographic orientation has been applied. However, the model takes directly into account some changes of the specific surface free energy versus varying growth rates, only. It has been shown that the crystallographic orientation varying with growth rates results in the rotation of the mechanical equilibrium observed at the triple point of the solid/liquid interface. Additionally, an oscillation between stationary state and marginal stability justifies thermodynamically the structural oscillation between regular structure formation and irregular eutectic structure formation.

PL

Z powodzeniem zastosowano nowe termodynamiczne kryterium, zgodnie z którym ta struktura jest formowana, która przejawia niżej usytuowane minimum produkcji entropii. Obliczenia produkcji entropii wymagały uwzględnienia anizotropii napięcia międzyfazowego na granicy faza stała /faza ciekła. Zaproponowano zatem model zmian napięcia międzyfazowego w funkcji zmieniającej się orientacji krystalograficznej. Jednakże model bezpośrednio uwzględnia jedynie zmiany napięcia międzyfazowego w funkcji zmieniającej się prędkości krystalizacji. Pokazano, że orientacja krystalograficzna zmieniająca się wraz ze zmianami prędkości krystalizacji skutkuje rotacją równowagi mechanicznej obserwowanej w potrójnym punkcie frontu krystalizacji. Oscylacją między stanem stacjonarnym a stabilnym marginalnie uzasadniono termodynamicznie oscylacje strukturalne między formowaniem eutektycznej struktury regularnej i eutektycznej struktury nieregularnej.

Słowa kluczowe

EN

criterion of pattern selection; minimum entropy production; marginal stability; stationary state

PL

kryterium selekcji struktur; minimalna produkcja entropii; anizotropia napięć międzyfazowych; stabilność marginalna; stan stacjonarny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 5
• Strony: 349--352
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Wołczyński W.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, PAN w Krakowie

autor

Boczkal G.

• AGH Akademia Górniczo-Hutniczaw Krakowie, Wydział Metali Nieżelaznych

Bibliografia

• [1] Ebeling R., Ashby M. F.: Dispersion hardening of copper single crystal. Philosopher Magazine 13 (1966) 805÷834.
• [2] Zarubova N., Sestak B.: Plastic deformation of Fe-3 wt. % Si single crystals in the range from 113 to 473 K. Physica Status Solidi 30 (1975) 365÷374.
• [3] Atasoy O.: Effects of unidirectional solidification rate and composition on interparticle spacing in Al-Si eutectic alloy. Aluminium 60 (1984) 109÷116.
• [4] Elliott R.: Eutectic solidification. International Metals Review 219 (1977) 161÷186.
• [5] Fisher D. J., Kurz W.: A theory of branching limited growth of irregular eutectics. Acta Metallurgica 28 (1980) 777÷794.
• [6] Steen H. A. H., Hellawell A.: The growth of eutectic silicon – contributions to undercooling. Acta Metallurgica 23 (1975) 529÷536.
• [7] Toloui B., Hellawell A.: Phase separtion and undercooling in Al-Si eutectic alloy – the influence of freezing rate and temperature gradient. Acta Metallurgica 24 (1976) 565÷572.
• [8] Wołczyński W.: Thermodynamics of irregular eutectic growth. Materials Science Forum 215/216 (1996) 303÷312.
• [9] Wołczyński W.: Lamella/rod transformation as described by the criterion of the minimum entropy production. International Journal of Thermodynamics 13 (2010) 35÷42.
• [10] Boczkal G.: Controlling the morphology and distribution of an intermetallic Zn16Ti phase in single crystals Zn-Ti-Cu. Chapter 7 in the book: Modern aspects of bulk crystal and thin film preparation. Ed. In Tech. Eds N. Kolesnikov and E. Borisenko, Rijeka – Croatia (2012) 141÷162.
• [11] Wołczyński W.: Pattern selection in crystal growth. Chapter 9 in the book: Modern aspects of bulk crystal and thin film preparation. Ed. In Tech. Eds N. Kolesnikov and E. Borisenko, Rijeka – Croatia (2012) 187÷212.
• [12] Kjelstrup S., Bedeaux D.: Non-equilibrium thermodynamics of heterogeneous systems. Ed. World Scientific Pulishing Co. Ltd. Eds M. Rasetti, New Jersey – USA, London – UK, Singapore, Beijing – China, Shanghai – China, Hong Kong, Taipei – Taiwan, Chennai – India (2008) 434 pages.
• [13] Magnin P., Trivedi R.: Eutectic growth: Modification of the Jackson-Hunt Theory. Acta Metallurgica and Materiallia 39 (1991) 453÷467.