Влияние ориентации межфазной границы Ti–Al на скорость взаимной диффузии при твердом и жидком состояниях алюминия: молекулярно-динамическое моделирование

Методом молекулярной динамики проведено исследование влияния ориентации межфазной границы Ti–Al на интенсивность взаимной диффузии при твердофазном и твердо-жидкофазном контактах. Рассматривалось четыре ориентации границы относительно решеток Ti (ГПУ) и Al (ГЦК) : (0001) : (111), (0001) : (001), $(10\bar{1}0)$ : (111), $(10\bar{1}1)$ : (001). При твердофазном контакте важным феноменом, оказывающим влияние на интенсивность взаимной диффузии, оказалось образование, вследствие несовпадения решеток Ti и Al, границы зерен в Al, параллельной межфазной границе. Данная граница являлась одновременно основным источником и стоком структурных дефектов, в том числе вакансий, необходимых для протекания диффузии. В случае твердо-жидкофазного контакта, после плавления алюминия, часть его вблизи межфазной границы оставалась в кристаллическом состоянии, повторяя решетку титана. То есть граница между кристаллом и жидким металлом сдвигалась на две-три атомные плоскости вглубь алюминия. Для рассматриваемых ориентаций были получены концентрационные кривые после моделирования взаимной диффузии при разных температурах. Более пологие части кривых, отвечающие за диффузию атомов Ti вглубь жидкого Al, оказались для всех ориентаций схожими. Однако части, относящиеся к диффузии атомов Al в кристаллический Ti, имели отличия: интенсивнее диффузия атомов Al в Ti протекала при ориентации границы (0001) и медленнее при ориентациях $(10\bar{1}0)$ и $(10\bar{1}1)$.