Механизм и кинетика формирования метастабильной модификации неодима в условиях закалки из жидкого состояния

Abstract

Исследованы структура, механизм и кинетика формирования метастабильной μ-модификации неодима, которая фиксируется в быстрозакаленных фольгах толщиной менее 60 μm. Установлено, что μ-Nd имеет семислойную гексагональную (7R) решетку с чередованием плотноупакованных атомных слоев АВСАВАС… и образуется вследствие частичного политипного превращения равновесной α-модификации, ведущей кристаллизацию при глубоких переохлаждениях расплава. С использованием предложенной в работе модели выполнен численный анализ кинетики кристаллизации двух равновесных (α, β) модификаций Nd, участвующих в процессе зарождения, и метастабильной μ-модификации, которая конкурирует с α-Nd на стадии роста кристаллов в условиях закалки из жидкого состояния. Достигнуто хорошее согласие результатов моделирования с экспериментальными данными при физически разумном значении разности термодинамических потенциалов между α- и μ-фазами неодима.

Досліджено структуру, механізм і кінетику формування метастабільної μ-модифікації неодиму, яка фіксується у швидкозагартованих фольгах завтовшки менше 60 μm. Встановлено, що μ-Nd має семишарову гексагональну (7R) решітку з чергуванням щільноупакованих атомних шарів АВСАВАС… і утворюється внаслідок часткового політипного перетворення рівноважної α-модифікації, що проводить кристалізацію при глибоких переохолодженнях розплаву. З використанням запропонованої в роботі моделі виконано чисельний аналіз кінетики кристалізації двох рівноважних (α, β) модифікацій Nd, які беруть участь в процесі зародження, і метастабільної μ-модифікації, яка конкурує з α-Nd на стадії зростання кристалів в умовах гартування із рідкого стану. Досягнуто хорошу згоду результатів моделювання з експериментальними даними при фізично розумному значенні різниці термодинамічних потенціалів між α- і μ-фазами неодиму.

Structure, mechanism and kinetics of neodymium metastable μ-modification formation, which is fixed in rapidly quenched foils with thickness less than 60 μm, have been investigated. It has been shown that μ-Nd has seven-layer hexagonal (7R) lattice with ABCABAC… close packing sequence of the layers, and it is formed owing to the partial polytype transformation of the equilibrium α-modification, which crystallizes at deep supercoolings of the melt. With use of the proposed model the numerical analysis of crystallization kinetics for two equilibrium (α, β) Nd modifications, participating in the process of nucleation, and metastable μ-modification, which competes with α-Nd at the stage of crystal growth in conditions of quenching from liquid state, has been performed. The good agreement of modeling results with the experimental data has been obtained for the physically reasonable value of difference in the thermodynamic potentials between α- and μ-phases of Nd.