Vol.15 No.3 车成卫等：激光表面合金化快速凝固条件下的溶质分配系数 ·259· 长速度之间的关系， B+k。 k= (1) 1+B 其中，k为非平衡分配系数，k。为平衡分配系数，B(=V2/D)为无量纲速度，V为 界面速度。可见当V一0时、k一k,当V>>D,/元时，k→1. 2界面原子动力学 在快速凝固大过冷条件下，固液界面上沉积的原子层变厚，粗糙度随之增加，因此， 界面机构为非小平面界面，晶体以“连续长大”方式进行。 溶质原子在界面处的沉积实质上是由于由液相向固相跳跃和相反方向跳跃既两个过 程竞争的结果，只有当 VLS >VSL (2) 时，长大才能进行，式中 0 vLs=vexp(-△g/RT;) (3) "s=,expl-(arg+△ug)/RT】 (4) 这里，"。为原子振动频率 "Ls为原子由液相到固相越过能垒A4。的频率 "sL为原子由固相到液相越过能垒(ar。+△)的频率 R为气体常数T,为界面温度 3非平衡分配系数的推导 根据化学速率理论，由固相单层到液相溶质的扩散能量为)， Js-(1)=fsvsiysCs:(1)exp(-AuB /RT (5) 其中，∫、为固相单层中能够产生原子跳跃的位置分数 “s为固相中原子跳跃频率 ?s为固相中溶质的活变系数 Cs,为固相表层中的瞬态溶质浓度 △r。为过渡态的摩尔激活自由能 入为跳跃长度 类似地，沿相反方向的扩散能量为， fC:expl-(Au+)/RT] (6) 其中，∫，为液相单层中能够发生原子跳跃的位置分数V o l . 1 5 N o , 3 车成卫等 : 激光表面合金化快速凝 固条件下的溶质分配系数 · 2 5 9 · 长速度 之 间 的关 系 , 刀+ k 。 1 + 刀 ( l ) 其中 , k 为 非平衡 分配系 数 , k 。 为 平衡分配 系 数 , 刀 ( = V 只 / D 、 ) 为 无量 纲 速 度 , V 为 界 面速度 。 可见当 V 一 0 时 , k ” k e , 当 V > > D i / 只时 , k 升 1 。 2 界面原子动力 学 在快速 凝 固大 过冷条 件下 , 固液 界面 上沉积的 原 子层 变 厚 , 粗糙度 随之 增加 , 因此 , 界面机构 为非 小平面界 面 , 晶体 以 “ 连 续 长大 ” 方式 进行 。 溶质原子 在界 面处 的沉 积实 质 上 是 由于 由液 相 向 固相 跳跃 和相 反 方 向跳跃 既两 个过 程竞 争的 结果 , 只有当 l2] v 。 S > v s 。 (2 ) 时 , 长大 才 能进行 , 式 中 、了`.口 、 产 气J 4 Z 口. 、 、 ` 、 , L 、 一 v 。 e x p ( 一 △。二 ’ / * T 、 ) 、 1 s L 一 v o e x p [ 一 (△。盖 ` + A 。 ; ) / R T l l 这里 , 、 。 为 原子 振动 频率 v L , 为 原子 由液 相到 固相越 过能 垒△。 ; ’ 、 S。 为 原子 由固相到 液相 越过能 垒 (△。誉 R 为气体常 数 T 为界 面 温度 的频率 十 △; 二) 的频率 3 非平衡分配系 数的 推导 根据 化学速率理论 , 由固相 单层 到液 相溶质 的扩散能量 为 〔’ 〕 J S _ , ( , ) 一了 : v 、 元: , c 5 1 ( , ) e x p ( 一 △。呈 ` / * : i ) 其中 , f 、 为 固相 单层 中能够产生 原 子跳跃 的位置分数 v , 为 固相中原子跳跃频率 : , 为 固相 中溶质 的 活变系 数 C s、 为 固相 表层中 的瞬态溶 质浓 度 △。让 ’ 为过 渡 态 的摩 尔激活 自由能 几为跳跃 长度 类 似 地 , 沿相 反方向 的扩散能量 为 , J I_ , 一了 , v ,`: , C : e x p [ 一 (△。二 ` + A , ; ) / * : 1 ] 其中 , f ,为 液相单层 中能 够发 生原 子跳跃 的位置分数 ( 5) ( 6)