Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі
The regular solution approximation has a successful history of applications in the thermodynamics and kinetics of decomposition in alloys, treated as closed systems. It provides a qualitatively proper description of all stages of spinodal and nucleation-mediated decomposition for alloys under homoge...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Publishing house "Academperiodika"
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023630 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2023630 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-06-04T07:24:32Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
вiдкрита система керованi потоками фазовi переходи спiнодальний розклад формування структури залежна вiд швидкостi фазова дiаграма гiстерезис |
| spellingShingle |
вiдкрита система керованi потоками фазовi переходи спiнодальний розклад формування структури залежна вiд швидкостi фазова дiаграма гiстерезис Gusak, A.M. Abakumov, S.O. Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| topic_facet |
open system flux-driven transformation spinodal decomposition pattern formation rate-dependent phase diagram hysteresis вiдкрита система керованi потоками фазовi переходи спiнодальний розклад формування структури залежна вiд швидкостi фазова дiаграма гiстерезис |
| format |
Article |
| author |
Gusak, A.M. Abakumov, S.O. |
| author_facet |
Gusak, A.M. Abakumov, S.O. |
| author_sort |
Gusak, A.M. |
| title |
Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| title_short |
Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| title_full |
Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| title_fullStr |
Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| title_full_unstemmed |
Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| title_sort |
спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі |
| title_alt |
Simplified Kinetic Model of Flux-Driven Phase Transitions and Patterns Competition in Open 2D System |
| description |
The regular solution approximation has a successful history of applications in the thermodynamics and kinetics of decomposition in alloys, treated as closed systems. It provides a qualitatively proper description of all stages of spinodal and nucleation-mediated decomposition for alloys under homogeneous external conditions without external fluxes. In this article, the kinetic mean-field model for open (flux-driven) systems is extended by incorporating the divergence of in- and out-fluxes into the master equations for occupation probabilities. The closest experimental analog of this model is the pattern formation during the co-deposition of a binary alloy under frozen bulk diffusion, but with reasonable surface diffusion, where the deposition rate V serves as the main external parameter. However, some peculiarities of the model may also be useful for describing eutectic and off-eutectic crystallizations. Rate-dependent phase T − C diagrams are determined for the steady the states of such an open system. The ratedependent instability region is subdivided into three distinct steady-state morphologies: spots (“gepard”-like), layers (“zebra”-like) – labyrinth or lamellae, and mixed patterns (a combination of “gepard” and “zebra”). This morphology map depends on the initial conditions, revealing memory effects and hysteresis. This implies that, unlike the equilibrium state of a closed system, which acts as an attractor for the evolution paths, the steady states of flux-driven systems may not be attractors. Variations of the model, including Monte Carlo simulations, are also discussed. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023630 |
| work_keys_str_mv |
AT gusakam simplifiedkineticmodeloffluxdrivenphasetransitionsandpatternscompetitioninopen2dsystem AT abakumovso simplifiedkineticmodeloffluxdrivenphasetransitionsandpatternscompetitioninopen2dsystem AT gusakam sproŝenakínetičnamodelʹfazovihperehodívíkonkurencíístrukturuvídkritíjdvovimírníjsistemí AT abakumovso sproŝenakínetičnamodelʹfazovihperehodívíkonkurencíístrukturuvídkritíjdvovimírníjsistemí |
| first_indexed |
2025-10-02T01:19:26Z |
| last_indexed |
2025-10-02T01:19:26Z |
| _version_ |
1844831025287397376 |
| spelling |
ujp2-article-20236302025-06-04T07:24:32Z Simplified Kinetic Model of Flux-Driven Phase Transitions and Patterns Competition in Open 2D System Спрощена кінетична модель фазових переходів і конкуренції структур у відкритій двовимірній системі Gusak, A.M. Abakumov, S.O. open system flux-driven transformation spinodal decomposition pattern formation rate-dependent phase diagram hysteresis вiдкрита система керованi потоками фазовi переходи спiнодальний розклад формування структури залежна вiд швидкостi фазова дiаграма гiстерезис The regular solution approximation has a successful history of applications in the thermodynamics and kinetics of decomposition in alloys, treated as closed systems. It provides a qualitatively proper description of all stages of spinodal and nucleation-mediated decomposition for alloys under homogeneous external conditions without external fluxes. In this article, the kinetic mean-field model for open (flux-driven) systems is extended by incorporating the divergence of in- and out-fluxes into the master equations for occupation probabilities. The closest experimental analog of this model is the pattern formation during the co-deposition of a binary alloy under frozen bulk diffusion, but with reasonable surface diffusion, where the deposition rate V serves as the main external parameter. However, some peculiarities of the model may also be useful for describing eutectic and off-eutectic crystallizations. Rate-dependent phase T − C diagrams are determined for the steady the states of such an open system. The ratedependent instability region is subdivided into three distinct steady-state morphologies: spots (“gepard”-like), layers (“zebra”-like) – labyrinth or lamellae, and mixed patterns (a combination of “gepard” and “zebra”). This morphology map depends on the initial conditions, revealing memory effects and hysteresis. This implies that, unlike the equilibrium state of a closed system, which acts as an attractor for the evolution paths, the steady states of flux-driven systems may not be attractors. Variations of the model, including Monte Carlo simulations, are also discussed. Апроксимацiя регулярного розчину успiшно застосовується в термодинамiцi та кiнетицi розкладання сплавiв, де вони розглядаються як замкнутi системи. Ця апроксимацiя забезпечує якiсно правильний опис усiх стадiй як спiнодального, так i опосередкованого стадiєю зародження розпадiв сплавiв за однорiдних зовнiшнiх умов та без зовнiшнiх потокiв. У цiй статтi кiнетичну модель середнього поля для вiдкритих (керованих потоком) систем розширено шляхом включення розбiжностi вхiдних i вихiдних потокiв у основнi рiвняння для ймовiрностей заселення. Найближчим експериментальним аналогом цiєї моделi є формування структури пiд час спiльного осадження бiнарного сплаву в умовах замороженої об’ємної дифузiї, але з прийнятною поверхневою дифузiєю, де швидкiсть осадження V є основним зовнiшнiм параметром. Однак деякi особливостi моделi також можуть бути корисними для опису евтектичної та позаевтектичної кристалiзацiї. Для стацiонарних станiв такої вiдкритої системи визначенi залежнi вiд швидкостi V фазовi дiаграми температура–концентрацiя. Область нестабiльностi, що залежить вiд V, пiдроздiляється на три рiзнi стацiонарнi морфологiї: “гепардоподiбнi” плями, “зеброподiбнi” смуги (ламелярнi та лабiринтовi структури), та їх комбiнацiї. Ця морфологiчна карта залежить вiд початкових умов, проявляючи ефекти пам’ятi та гiстерезис. Це означає, що на вiдмiну вiд стану рiвноваги у замкнутiй системi, яка дiє як атрактор для шляхiв еволюцiї, стацiонарнi стани керованих потоком систем можуть не бути атракторами. Publishing house "Academperiodika" 2025-04-25 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023630 10.15407/ujpe70.4.271 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 70 No. 4 (2025); 271 Український фізичний журнал; Том 70 № 4 (2025); 271 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe70.4 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023630/3282 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023630/3283 Copyright (c) 2025 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |