Анотація до роботи:

Луценко Г.В. Вплив зовнішніх потоків та флуктуацій на коалесценцію при великих початкових пересиченнях. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАНУ, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню процесів коалесценції та росту у закритих і відкритих системах, для випадку великих об’ємних часток.

Для бінарної системи ідея дифузійного екранування доповнена урахуванням шуму концентрацій та фактора Гіббса-Томсона. Показано, що шум концентрацій виражається у відхиленні концентрації материнської фази біля частинки від середньопольового значення, і впливає на кінетику росту.

Теоретично досліджувалася коалесценція у бінарній системі, для якої опис взаємної дифузії з використанням наближення квазірівноважного розподілу вакансій є недостатнім. Показано, що градієнтами концентрації нерівноважних вакансій не можна нехтувати, доки відстані між частинками не перевищують довжини вільного пробігу вакансій. Аналітично та методами комп’ютерного моделювання показано, що процес коалесценції протікає у три стадії, причому для проміжної стадії закон росту відрізняється від загальноприйнятого t^1/3.

Аналітичними методами показано, що для потрійної системи можливим є відхилення закону росту пресипітатів від параболічного, зумовлене лише дифузійними причинами (без урахування граничної кінетики).

Отримано розподіли за розмірами для коалесценції у тонких плівках 3D-острівків, що виникають при напиленні плівок для закритих (та відкритих систем.

У дисертації здійснено опис процесів коалесценції у бінарних та потрійних системах у випадку великих об’ємних часток, шляхом розробки теоретичних та комп’ютерних моделей.

Основні результати дисертаційного дослідження полягають у нижчевикладеному:

1. Показано, що збільшення об’ємної частки нової фази робить непридатним наближення середнього поля, збільшуючи амплітуди флуктуацій складу (шуму) навколо кожної частинки і посилюючи кореляцію між ростом сусідніх частинок. Врахування шуму та ефектів кореляції у процесі коалесценції в бінарних системах (для відчутних значень рівня шуму) дає можливість отримати розподіли частинок за розмірами більш близькі до експерименту (зі стандартними відхиленнями s0.3), ніж передбачувані теорією ЛСВ (s=0.215). Встановлено, що час релаксації флуктуацій шуму лінійно залежить від загального часу коалесценції за законом ф@0.08t^ripening. Визначено, що вплив шуму є суттєвим і для відкритих систем, коли процес коалесценції частинок супроводжується їх ростом. На прикладі системи мідь-розплавлена лють показано, що врахування впливу шуму на процес індукованої потоками коалесценції дозволяє отримати розподіли частинок за розмірами з s=0.42, що добре співпадає з експериментальними значеннями.

2. Встановлено, що ефект утворення та релаксації нерівноважних вакансій у процесі коалесценції концентрованих сплавів зі значною різницею рухливостей компонентів, може бути відчутним, якщо відстань між частинками є того ж порядку, що і довжина вільного пробігу вакансій. Перерозподіл вакансій в околі частинок затримує швидкість коалесценції на „початковій” стадії та змінює закон росту середнього розміру на проміжній. Результатом цього є також уширення функції розподілу частинок за розмірами.

3. Показано, що ріст сферичного пресипітату нестехіометричної проміжної фази в пересиченому потрійному розчині в загальному випадку є непараболічним на початковій стадії, навіть при дифузійно контрольованій реакції, на відміну від бінарних сплавів. На цій же стадії концентрація пресипітата змінюється в часі, прямуючи до асимптотичного значення, яке визначається співвідношенням дифузійних параметрів.

Публікації автора:

1. Lutsenko G.V. Modeling of Kirkendall effect in ternary systems – search of unstable K-planes. // Вісник ЧНУ.– 2001-2002. – Вип. 37-38. – С. 83-87.

2. Гусак А.М., Луценко Г.В. Особливості пресипітації проміжної фази в потрійному сплаві. // Металофізика та новітні технології. – 2003. – Т. 25, № 1. – С. 381-395.

3. Гусак А.М., Луценко Г.В., К.Н. Ту, Индуцированная потоками эволюция морфологии – новые подходы. // Вісник ЧНУ. – 2003. – Вип. 53. – C. 44-81.

4. G.V. Lutsenko, A.M. Gusak, K.N. Tu, Peculiarities of precipitation of intermediate phase in ternary alloys. // Defect and Diffusion Forum. – 2004. – V. 237-240. – P. 1234-1239.

5. Гусак А.М., Луценко Г.В., Прості моделі дифузійної коалесценції (методичні нотатки). // Вісник ЧНУ. – 2004. – Вип. 62. – С. 143-147.

6. Gusak A.M., Lutsenko G.V., Ripening with noise. // Phil.Mag, – 2005. – V. 85, No. 12. – P. 1323-1331.

7. Гусак А.М., Луценко Г.В., Фактор “ближнього порядку” при коалесценції. // УФЖ. – 2005 – Т. 50, N 5. – С. 512-515.

8. Jong-ook Suh, Луценко Г.В., Гусак А.М., Ту К.Н., Врахування впливу шуму при індукованій потоком коалесценції. // Вісник ЧНУ. – 2005. – Вип. 79. – С. 51-57.

9. A.M. Gusak, G.V. Lutsenko, K.N. Tu, Ostwald Ripening with Non-equilibrium Vacancies. // Acta Materialia. – 2006. – V. 54, No 3. – P. 785-791.