ИСТИНА

Растекание металлических расплавов это процесс, на котором базируются такие важные современные технологии, как пайка, сварка, металлизация в расплаве и создание металлокерамических композитов. В последнее время, в связи с развитием технологии электронных микроустройств (MEMS), возникает повышенный интерес к особенностям растекания расплавов по различным граням металлических и полупроводниковых монокристаллов. Одной из таких особенностей является анизотропия растекания – зависимость скорости распространения фронта смачивающей жидкости от направления растекания относительно кристаллографических осей подложки. Анизотропия растекания должна в частности проявляться в отклонении формы линии смачивания от круга в процессе растекания исходно сферической капли. В обзорной работе [1] описан ряд экспериментальных работ, в которых исследуется анизотропия растекания. Однако достоверность известных данных вызывает сомнение по ряду причин: 1) в системах типа Au/Si подложка смачивалась ненасыщенным расплавом, что приводило к одновременному растворению подложки расплавом и формированию кратера под каплей; 2) системы типа Hg/Cd и Hg/Zn наоборот характеризуются высокой растворимостью ртути в подложке, что также осложняет интерпретацию полученных данных. Целью представленной работы было молекулярно динамическое моделирование анизотропии растекания на системе Pb / Cu. Отметим, что при температуре плавления свинца данная система характеризуется практически полной несмешиваемостью компонентов, что позволяет минимизировать эффект сопровождающего растекание взаимного насыщения фаз. Молекулярная динамика позволяет с одной стороны рассматривать движение линии смачивания с атомным разрешением (что невозможно сделать в эксперименте), а с другой рассматривать достаточно большие системы, содержащие до 106 атомов, когда корректно можно говорить о капле как об отдельной фазе, а не о кластере из нескольких атомов Расчеты проводили с использованием свободно распространяемого молекулярно-динамического пакета программ LAMMPS на суперкомпьютерном комплексе «СКИФ-МГУ». Для описания межатомного взаимодействия использовали многочастичный потенциал, полученный в рамках метода погруженного атома (EAM) [2]. В качестве начальной конфигурации рассматривалась капля Pb сферической формы на пластинках Cu (001), (111) и (110) размером 100х100х0.7 нм. Начальный диаметр капли составлял 16 нм, капля состояла из 72484 атомов. По данным моделирования определяли зависимость краевого угла смачивания, диаметра основания капли и площади межфазного контакта от времени. Характер движения расплава в объеме капли анализировали по траекториям движения отдельных атомов свинца