Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems

Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems

We present a comprehensive study of voids formation, nucleation and growth in a prototype model of binary alloys subjected to irradiation by using a combined approach based on phase field and rate theories. It is shown that voids formation is caused by interaction of irradiation-produced vacancies...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Condensed Matter Physics
Date:2018
Main Authors: Kharchenko, D.O., Kharchenko, V.O., Ovcharenko, Y.M., Lysenko, O.B., Shuda, I.A., Wu, L., Pan, R.
Format: Article
Language:English
Published: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2018
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157046
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems / D.O. Kharchenko, V.O. Kharchenko, Y.M. Ovcharenko, O.B. Lysenko, I.A. Shuda, L. Wu, R. Pan // Condensed Matter Physics. — 2018. — Т. 21, № 1. — С. 13002: 1–21. — Бібліогр.: 76 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-157046
record_format dspace
spelling Kharchenko, D.O.
Kharchenko, V.O.
Ovcharenko, Y.M.
Lysenko, O.B.
Shuda, I.A.
Wu, L.
Pan, R.
2019-06-19T13:35:29Z
2019-06-19T13:35:29Z
2018
Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems / D.O. Kharchenko, V.O. Kharchenko, Y.M. Ovcharenko, O.B. Lysenko, I.A. Shuda, L. Wu, R. Pan // Condensed Matter Physics. — 2018. — Т. 21, № 1. — С. 13002: 1–21. — Бібліогр.: 76 назв. — англ.
1607-324X
PACS: 05.10.-a, 89.75.Kd, 61.80.Lj, 61.72.J-, 61.72.Qq
DOI:10.5488/CMP.21.13002
arXiv:1803.11408
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157046
We present a comprehensive study of voids formation, nucleation and growth in a prototype model of binary alloys subjected to irradiation by using a combined approach based on phase field and rate theories. It is shown that voids formation is caused by interaction of irradiation-produced vacancies through elastic deformation of a lattice and vacancy coupling with composition field of the alloy. Phase diagrams illustrating the formation of states related to solid solution, phase decomposition, and patterning are obtained. Formation of voids from supersaturated ensemble of vacancies is accompanied by composition rearrangement of alloy components. It was found that elastic inhomogeneity leading to the formation of anisotropic precipitates in an initially prepared binary alloy results in the formation of a void super-lattice under irradiation. It was shown that voids nucleate and grow with dose according to diffusion controlled precipitation processes, where universal dynamics of voids growth is revealed. Estimations of main quantitative and statistical characteristics of voids by using material parameters relevant to most of alloys and steels give good agreement with experimental observations.
Проводиться всебiчне дослiдження процесiв формування та росту пор у типовiй моделi бiнарного стопу, пiдданому радiацiйному впливовi з використанням комбiнованого пiдходу, що грунтується на теорiї фазового поля та щвидкiснiй теорiї. Показано, що формування пор викликане взаємодiєю радiацiйно продукованих вакансiй з пружнiми деформацiями гратницi та полем композицiї стопу. Отримано фазовi дiаграми, що iлюструють формування твердого розчину, фазового розшарування та структуроутворення. Встановлено, що формування пор iз пересиченого розчину вакансiй супроводжується перерозподiлом композицiйного поля. Показано, що пружна неоднорiднiсть, яка вiдповiдає за утворення анiзотропних преципiтатiв у первинно приготовленому стопi приводить до формування надґратки пор при опромiненнi. Виявлено, що нуклеацiя та рiст пор з ростом дози опромiнення вiдповiдає дифузiйно керованим процесам випадiння фаз. Показано унiверсальнiсть динамiки росту пор. Проведена оцiнка основних параметрiв та статистичних характеристик пор для бiльшостi стопiв та сталей дає добре узгодження з експериментально отриманими результатами.
This work was financially supported by National Nature Science Foundation of China (51601185), Sichuan Province International Science and Technology Cooperation and Exchange Research Program (2016HH0014) and also the China Postdoctoral Science Foundation (2015M582575).
en
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
Condensed Matter Physics
Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
Фазово-польове моделювання нуклеацiї та росту пор в бiнарних системах
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
spellingShingle Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
Kharchenko, D.O.
Kharchenko, V.O.
Ovcharenko, Y.M.
Lysenko, O.B.
Shuda, I.A.
Wu, L.
Pan, R.
title_short Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
title_full Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
title_fullStr Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
title_full_unstemmed Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
title_sort phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems
author Kharchenko, D.O.
Kharchenko, V.O.
Ovcharenko, Y.M.
Lysenko, O.B.
Shuda, I.A.
Wu, L.
Pan, R.
author_facet Kharchenko, D.O.
Kharchenko, V.O.
Ovcharenko, Y.M.
Lysenko, O.B.
Shuda, I.A.
Wu, L.
Pan, R.
publishDate 2018
language English
container_title Condensed Matter Physics
publisher Інститут фізики конденсованих систем НАН України
format Article
title_alt Фазово-польове моделювання нуклеацiї та росту пор в бiнарних системах
description We present a comprehensive study of voids formation, nucleation and growth in a prototype model of binary alloys subjected to irradiation by using a combined approach based on phase field and rate theories. It is shown that voids formation is caused by interaction of irradiation-produced vacancies through elastic deformation of a lattice and vacancy coupling with composition field of the alloy. Phase diagrams illustrating the formation of states related to solid solution, phase decomposition, and patterning are obtained. Formation of voids from supersaturated ensemble of vacancies is accompanied by composition rearrangement of alloy components. It was found that elastic inhomogeneity leading to the formation of anisotropic precipitates in an initially prepared binary alloy results in the formation of a void super-lattice under irradiation. It was shown that voids nucleate and grow with dose according to diffusion controlled precipitation processes, where universal dynamics of voids growth is revealed. Estimations of main quantitative and statistical characteristics of voids by using material parameters relevant to most of alloys and steels give good agreement with experimental observations. Проводиться всебiчне дослiдження процесiв формування та росту пор у типовiй моделi бiнарного стопу, пiдданому радiацiйному впливовi з використанням комбiнованого пiдходу, що грунтується на теорiї фазового поля та щвидкiснiй теорiї. Показано, що формування пор викликане взаємодiєю радiацiйно продукованих вакансiй з пружнiми деформацiями гратницi та полем композицiї стопу. Отримано фазовi дiаграми, що iлюструють формування твердого розчину, фазового розшарування та структуроутворення. Встановлено, що формування пор iз пересиченого розчину вакансiй супроводжується перерозподiлом композицiйного поля. Показано, що пружна неоднорiднiсть, яка вiдповiдає за утворення анiзотропних преципiтатiв у первинно приготовленому стопi приводить до формування надґратки пор при опромiненнi. Виявлено, що нуклеацiя та рiст пор з ростом дози опромiнення вiдповiдає дифузiйно керованим процесам випадiння фаз. Показано унiверсальнiсть динамiки росту пор. Проведена оцiнка основних параметрiв та статистичних характеристик пор для бiльшостi стопiв та сталей дає добре узгодження з експериментально отриманими результатами.
issn 1607-324X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157046
citation_txt Phase field modelling voids nucleation and growth in binary systems / D.O. Kharchenko, V.O. Kharchenko, Y.M. Ovcharenko, O.B. Lysenko, I.A. Shuda, L. Wu, R. Pan // Condensed Matter Physics. — 2018. — Т. 21, № 1. — С. 13002: 1–21. — Бібліогр.: 76 назв. — англ.
work_keys_str_mv AT kharchenkodo phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT kharchenkovo phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT ovcharenkoym phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT lysenkoob phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT shudaia phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT wul phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT panr phasefieldmodellingvoidsnucleationandgrowthinbinarysystems
AT kharchenkodo fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
AT kharchenkovo fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
AT ovcharenkoym fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
AT lysenkoob fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
AT shudaia fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
AT wul fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
AT panr fazovopolʹovemodelûvannânukleaciítarostuporvbinarnihsistemah
first_indexed 2025-12-07T19:01:32Z
last_indexed 2025-12-07T19:01:32Z
_version_ 1850877246338760704

Similar Items