О нанокристаллической структуре металлического расплава

Abstract

Показано, что при плавлении кристалла в расплаве вблизи температуры плавления может образовываться термодинамически равновесная нанокристаллическая структура, состоящая из наноразмерных твердых включений низкотемпературной фазы. Вследствие того, что на кривой плавления термодинамические потенциалы фаз равны, работа образования нанокристаллов в расплаве вблизи кривой плавления мала и может компенсироваться понижением свободной энергии за счет реализации нанокристаллами в расплаве вращательных степеней свободы. Равновесные размеры нанокристаллов составляют несколько нанометров, а их концентрация стремительно уменьшается при возрастании температуры.

Показано, що при топленні кристалу у розтопі поблизу температури топлення може утворюватися термодинамічно рівноважна нанокристалічна структура, яка складається з нанорозмірних твердих включень низькотемпературної фази. Внаслідок того, що на кривій топлення термодинамічні потенціали фаз дорівнюють один одному, робота утворення нанокристалів у розтопі поблизу температури топлення мала і може компенсуватися зменшенням вільної енергії за рахунок реалізації нанокристалами в розтопі обертальних ступенів вільності. Рівноважні розміри нанокристалів складають декілька нанометрів, а їх концентрація стрімко зменшується зі зростанням температури розтопу.

As shown, the melting of crystals is accompanied by formation of thermodynamically stable nanocrystalline structure in a melt in the vicinity of the melting temperature. This structure consists of nanosize solid inclusions of the low-temperature phase. Since thermodynamic potentials of two phases are equal at the melting curve, work of formation of nanocrystals in the melt near the melting curve is small and can be compensated as nanocrystals realize rotational degrees of freedom. Equilibrium sizes of the nanocrystals are equal to several nanometers, and the concentration of nanocrystals falls sharply, if temperature of the melt increases.