Останні дослідження металів і матеріалів почесного професора Флоридського технологічного інституту Мартіна Гліксмана мають значення для ливарної промисловості, але також мають глибокий особистий зв’язок із натхненням двох померлих колег.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Дослідження Гліксмана «Поверхневий лапласіан міжфазного термохімічного потенціалу: його роль у формуванні режиму твердої та рідкої фаз» опубліковано в листопадовому номері спільного журналу Springer Nature Microgravity.Отримані результати можуть допомогти краще зрозуміти процес затвердіння металевих відливок, дозволяючи інженерам будувати довговічніші двигуни та міцніші літаки, а також розвивати адитивне виробництво.
«Якщо ви думаєте про сталь, алюміній, мідь — усі важливі інженерні матеріали, лиття, зварювання та виробництво основного металу — це багатомільярдні галузі промисловості, які мають велике суспільне значення», — сказав Гліксман.«Ви зрозумієте, що ми говоримо про матеріали, і навіть невеликі покращення можуть бути цінними».
Подібно до того, як вода утворює кристали, коли замерзає, щось подібне відбувається, коли розплавлені металеві сплави твердіють, утворюючи виливки.Дослідження Гліксмана показують, що під час затвердіння металевих сплавів поверхневий натяг між кристалом і розплавом, а також зміни кривизни кристала під час його зростання викликають тепловий потік навіть на фіксованих поверхнях розділу.Цей фундаментальний висновок принципово відрізняється від ваг Стефана, які зазвичай використовуються в теорії лиття, згідно з якою теплова енергія, випромінювана зростаючим кристалом, прямо пропорційна швидкості його росту.
Гліксман помітив, що кривизна кристаліту відображає його хімічний потенціал: опукла кривизна трохи знижує температуру плавлення, тоді як увігнута кривизна трохи підвищує її.Це добре відомо в термодинаміці.Новим і вже доведеним є те, що цей градієнт кривизни викликає додатковий тепловий потік під час затвердіння, який не враховувався в традиційній теорії лиття.Крім того, ці теплові потоки є «детермінованими», а не випадковими, як випадковий шум, яким в принципі можна успішно керувати під час процесу лиття, щоб змінити мікроструктуру сплаву та покращити властивості.
«Коли у вас є заморожені складні кристалічні мікроструктури, виникає тепловий потік, викликаний кривизною, яким можна керувати», — сказав Гліксман.«Якщо їх контролювати за допомогою хімічних добавок або фізичних впливів, таких як тиск або сильні магнітні поля, ці теплові потоки в реальних виливках зі сплавів можуть покращити мікроструктуру та, зрештою, контролювати литі сплави, зварні конструкції та навіть 3D-друковані матеріали».
Окрім наукової цінності, дослідження мало велике особисте значення для Гліксмана, багато в чому завдяки корисній підтримці покійного колеги.Одним із таких колег був Пол Стін, професор механіки рідини в Корнельському університеті, який помер минулого року.Кілька років тому Стін допомагав Ґліксману досліджувати матеріали в умовах мікрогравітації за допомогою механіки рідини космічного човника та дослідження матеріалів.Springer Nature присвятив Стіну листопадовий випуск Мікрогравітації та зв’язався з Гліксманом, щоб написати наукову статтю про дослідження на його честь.
«Це спонукало мене зібрати щось цікаве, що особливо оцінить Пол.Звичайно, багатьох читачів цієї дослідницької статті також цікавить сфера, до якої вніс внесок Пол, а саме термодинаміка інтерфейсу», — сказав Гліксман.
Іншим колегою, який надихнув Гліксмана на написання статті, був Семен Коксал, професор математики, завідувач кафедри та віце-президент з академічних питань Флоридського технологічного інституту, який помер у березні 2020 року. Гліксман описав її як добру, розумну людину, яка приносила задоволення поговорити, зазначивши, що вона допомогла йому застосувати свої математичні знання у своїх дослідженнях.
«Ми з нею були хорошими друзями, і вона дуже цікавилася моєю роботою.Семен допоміг мені, коли я сформулював диференціальні рівняння, щоб пояснити тепловий потік, спричинений кривизною», — сказав Гліксман.«Ми провели багато часу, обговорюючи мої рівняння та те, як їх сформулювати, їхні обмеження тощо. Вона була єдиною людиною, з якою я консультувався, і вона дуже допомогла у формулюванні математичної теорії та допомогла мені зробити це правильно».
Додаткова інформація: Мартін Е. Гліксман та ін., Поверхневий лапласіан міжфазного термохімічного потенціалу: його роль у формуванні режиму тверда рідина, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Якщо ви зіткнулися з друкарською помилкою, неточністю або хочете надіслати запит на редагування вмісту цієї сторінки, скористайтеся цією формою.Для загальних питань скористайтеся нашою контактною формою.Для загального відгуку скористайтеся розділом громадських коментарів нижче (будь ласка, рекомендації).
Ваш відгук дуже важливий для нас.Однак через велику кількість повідомлень ми не можемо гарантувати індивідуальні відповіді.
Ваша електронна адреса використовується лише для того, щоб повідомити одержувачам, хто надіслав лист.Ні ваша адреса, ні адреса одержувача не будуть використані для будь-яких інших цілей.Введена вами інформація з’явиться у вашій електронній пошті та не зберігатиметься на Phys.org у жодній формі.
Отримуйте щотижневі та/або щоденні оновлення на свою поштову скриньку.Ви можете скасувати підписку в будь-який час, і ми ніколи не передамо ваші дані третім особам.
Цей веб-сайт використовує файли cookie для полегшення навігації, аналізу використання вами наших послуг, збору даних для персоналізації реклами та надання вмісту від третіх сторін.Використовуючи наш веб-сайт, ви підтверджуєте, що прочитали та зрозуміли нашу Політику конфіденційності та Умови використання.