С.Л. Тимченко
6
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о по-
ложительной динамике влияния электрического тока на формирова-
ние дендритной структуры сплава при его кристаллизации.
Задача определения скорости роста дендрита в функции степени
переохлаждения является актуальной как с теоретической, так и с прак-
тической точек зрения. Сложность данной задачи связана с тем, что
скорость перемещения кончика дендрита зависит от скорости, с которой
отводится теплота в окружающий расплав, а скорость, в свою очередь,
зависит от формы, объема и температуры кончика дендрита. Считается
[1], что общее переохлаждение окружающего дендрит расплава состоит
из трех основных частей:
из разности температур между поверхностью раздела и распла-
вом вблизи этой поверхности;
из разности между температурами поверхности раздела и равно-
весной температурой;
из разности между равновесной температурой кончика дендрита
и температурой поверхности раздела.
Первая часть определяет движущую силу отвода теплоты от по-
верхности раздела за счет явления теплопроводности сплава. Вторая
часть является движущей силой кинетики процесса, протекающего на
поверхности раздела. Третья часть представляет собой силу, обу-
словливающую увеличение радиуса кривизны дендрита. Поскольку
дендритный рост связан с процессом диффузии, при рассмотрении
кинетики дендритного роста необходимо учитывать химический со-
став дендрита и окружающего расплава.
Применим термодинамический подход для анализа равновесия
между жидкой и твердой фазами расплава. Данный сплав содержит
металлические и неметаллические включения, имеющие определен-
ное сродство с расплавом (расхождение параметров решеток состав-
ляет примерно 10…15 % с достаточной степенью смачиваемости) и
являющиеся потенциальными центрами кристаллизации. При нали-
чии потенциальных зародышей для начала процесса кристаллизации
необходимо относительно небольшое переохлаждение порядка не-
скольких градусов Цельсия. Жидкая и твердая фазы характеризуются
собственной температурной зависимостью свободной энергии на
единицу объема. Устойчивость фазы определяется ее свободной
энергией. Устойчивой является фаза, свободная энергия которой при
температуре, меньшей равновесной температуры, будет наименьшей,
и в данном случае это твердая фаза (кристаллическое состояние ве-
щества).
Термодинамический потенциал некоторого объема расплава как
сложной системы с неизменным числом частиц можно представить
функцией Гиббса [7]:
