Кінетика дифузії в багатокомпонентній термодинамічній системі при малих відхиленнях від рівноважного стану
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.25.2.406-412Ключові слова:
нерівноважна термодинаміка, варіаційні принципи, дифузійні потоки, рівняння руху, карбідні перетворення, хромиста стальАнотація
Теорія дифузійних процесів у твердих тілах за останні десятиліття досягла значних результатів, але розробка методів розрахунку дифузії в багатокомпонентній термодинамічній системі залишається актуальною задачею. Значний інтерес представляють проблеми дифузії в твердих і рідких розчинах з малими відхиленнями від стану рівноваги, або флуктуаціями. У роботі розроблено загальну методику розрахунку дифузійних потоків у багатокомпонентній термодинамічній системі при малих відхиленнях від рівноважного стану. Встановлено зв'язок між механічним підходом до аналізу узагальнених систем і феноменологічними рівняннями нерівноважної термодинаміки. Наведено приклади використання розробленої методики для аналізу карбідних перетворень у хромистій сталі.
Посилання
S. Bokstein, Thermodynamics and kinetics in materials science: a short course. (Oxford University Press, 2005).
O. Penrose and J.W. Cahn. On the mathematical modelling of cellular (discontinuous) precipitation. Discrete and continuous Dynamical System, 37, 963 (2017); https://doi.org/10.3934/dcds.2017040.
S.V. Bobyr. Using the principles of nonequilibrium thermodynamics for the analysis of phase transformations in iron-carbon alloys. Non-Equilibirum Particle Dynamics (Intechopen, London, May 2019); https://doi.org/10.5772 /Intechopen.83657.
L.S. Darken. Diffusion, Mobility and Their Interrelation through Free Energy in Binary Metallic Systems. Trans. AIME, 175, 184 (1948).
D. Arovas. Lecture Notes on Thermodynamics and Statistical Mechanics (A Work in Progress) (Department of Physics University of California, San Diego, October 2015).
V.S. Eremeev. Calculation of flows in a thermodynamic system taking into account the non-diagonal elements of the Onsager matrix. Physics of Metals and Material Science, 45(1), 19 (1978).
M. Hillert. On the driving force for diffusion Induced Grain Boundary Migration. Scripta metallurgica Materiala, 17 (1), 237 (1983).
S.V. Bobyr. Calculation of Diffusion Flows for the Formation of Phases in Alloys Iron-Carbon-Alloying Element. Physics and Chemistry of Solid State, 20(2), 196 (2019); https://doi.org/10.15330/pcss.20.2.196-201.
S.V. Bobyr. Non-equilibrium thermodynamics model for calculating diffusion fluxes under phase transformations in alloy steels. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 66(1), 28 (2021); https://doi.org/10.29235/1561-8358-2021-66-1-28-36.
S.V. Bobyr, P.V. Krot. Nonequilibrium Thermodynamic Analysis of Diffusion Processes in the Steel - Carbon Thin Film Tribological System. Material Science & Engineering International Journal, 6(1), 14 (2022); http://dx.doi.org/10.15406/mseij.2022.06.00174.
N. Lecoq, H. Zapolsky, and P. Galenko, Evolution of the structure factor in spinodal decomposition. Eur. Phys. J. Spec. Top., 177, 165 (2009).
D. Jou, J. Cases-Vezquez, G. Lebon. Extended Irreversible Thermodynamics. T. XVIII (Springer, London, 2010).
T. Barkar, L. Hoglund, J. Odqvist and J. Agren. Effect of concentration dependent gradient energy coefficient on spinodal decomposition n the Fe-Cr system. Computational Material Science, 143, 446 (2018); http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2017.11.043.
D. Mukherjee, H. Larsson, and J. Odqvist. Phase-field modeling of diffusion induced grain boundary migration in binary alloys. Computational Material Science, 184, 1 (2020); http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2020.109914.
A. Finel, Y. L. Bouar, B. Dabas, B. Appolaire, Y. Yamada, and T. Mohri. Sharp Phase Field Method. Phys. Rev. Let., 121(2), 025501 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.025501.
Chia-Ying Chou, N.H. Petterson, A. Durga, F. Zhang, Ch. Oikinomou, A. Borgenstam, J. Odqvist, G. Lindwall. Precipitation Kinetics during Post-heat Treatment of an Additively Manufactured Hot-work Tool Steel. Chia-Ying Chou. Doctoral Thesis in Material Science and Engineering (KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, 2023).
R. Kozubski, G. E. Murch, I. V. Belova. Vacancy-Mediated Diffusion and Diffusion-Controlled Processes in Ordered Binary Intermetallics by Kinetic Monte Carlo Simulations, Diffusion Foundations, 29, 95 (2021); http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/DF.29.95.
A.N. Gorban, H.P. Sargsyan, H.A. Wahab. Quasichemical Models of Multicomponent Nonlinear Diffusion. Mathematical Modelling of Natural Phenomena, 6(5),184 (2011); https://doi.org/10.1051/mmnp/20116509.
M. Hellmuth. Diffusion in solids (Intellect Publishing House, Moscow, 2011).
Landau L. D., Lifshits E. M. Statistical physics. Part 1. 5th edition (Fizmatlit, Moscow, 2005).
D. ter Haar. Fundamentals of Hamiltonian mechanics (Nauka, Moscow, 1974).
B. B. Vinokur. Carbide transformations in structural steels. Monograph (Naukova Dumka, Kyiv, 1988).
L.N. Larikov, V.I. Isachev. Diffusion in metals and alloys/Structure and properties of metals and alloys Directory (Naukova Dumka, Kyiv, 1987).
K. J. Homan. Diffusion of carbon in α-iron. Diffusion in metals with a body-centered lattice. Ed. S. Z. Bokshtein (Metallurgy, Moscow,1969).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 S. Bobyr, J. Odqvist
Ця робота ліцензованаІз Зазначенням Авторства 3.0 Міжнародна.
