Modèle de champ de phase pour les alliages binaires

Nous présentons un modèle de champ de phase (MCP) pour la solidification dans les alliages binaires, qui est dérivé du modèle de champ de phase pour un matériau pur par comparaison directe des variables pour la solidification d'un matériau pur et la solidification d'un alliage. Le modèle semble être équivalent au modèle Wheeler-Boettinger-McFadden (WBM) A.A. Wheeler, W. J. Boettinger, et G. B. McFadden, Phys. Rev. A 45, 7424 (1992), mais a une définition différente de la densité d'énergie libre pour la région interfaciale. Un potentiel supplémentaire issu de la définition de la densité d'énergie libre dans le modèle WBM disparaît dans ce modèle. Dans une limite de solution diluée, le modèle se réduit au modèle de Tiaden et al. Physica D 115, 73 (1998) pour un alliage binaire. Une relation entre la mobilité de champ de phase et le coefficient cinétique interfacial est dérivée dans une condition limite d'interface mince sous l'hypothèse de diffusivité négligeable dans la phase solide. Pour un alliage dilué, une solution en régime permanent du profil de concentration à travers l'interface diffuse est obtenue en tant que fonction de la vitesse de l'interface et le coefficient de partition résultant est comparé avec le modèle de piégeage de soluté précédent. Pour une solidification en régime permanent unidimensionnelle, où le modèle classique à interface nette est exactement soluble, nous réalisons des simulations numériques du modèle de champ de phase : à basse vitesse d'interface, les résultats simulés du MCP à interface mince sont en excellent accord avec les solutions exactes. À mesure que le coefficient de partition approche de l'unité à des vitesses d'interface élevées, le MCP à interface nette donne la bonne réponse.