Кинетика зарождения жидкой фазы в растянутом ГЦК-кристалле: молекулярно-динамическое моделирование

Исследована кинетика спонтанного образования жидкой фазы в растянутом (перегретом) леннард-джонсовском ГЦК-кристалле. В молекулярно-динамических экспериментах определены основные параметры процесса зародышеобразования: частота зародышеобразования $J$, коэффициент диффузии зародышей $D_{*}$, неравновесный фактор Зельдовича $Z$, размер критического зародыша $R_{*}$. Расчеты проведены при отрицательных – от конечной точки линии плавления, и положительных, до 8 раз превышающих критическое, давлениях. Результаты моделирования сопоставлены с классической теорией гомогенного зародышеобразования. Установлено, что теория качественно правильно воспроизводит динамику развития процесса. При хорошем количественном согласии теории и моделирования по скорости перехода зародыша жидкой фазы через критический размер имеет место большое расхождение по числу критических зародышей в единице объема метастабильной фазы. Для больших перегревов и отрицательных давлений вклад энергии упругих напряжений в движущую силу фазового превращения мал и в первом приближении им можно пренебречь. Рассогласование теории и результатов моделирования может быть устранено, если принять, что поверхностная свободная энергия искривленной межфазной границы кристалл–жидкая капля на 30–35% меньше, чем плоской границы.