Сотрудники Института проблем машиноведения РАН рассчитали условия создания сплавов со сверхструктурами с заданными профилями микронного размера. Применять такие структуры можно в области производства новых материалов.
Множество фазовых превращений присутствует в природе. Известным всем примером является изменение агрегатного состояния воды: переход воды в лед, в пар и обратно. Минералы с неоднородной структурой, часто разноцветной, например, в агатах, также результат фазовых превращений. Фазовые переходы являются неотъемлемой частью процессов металлургии, наиболее известный пример — выплавка стали, а также используются в ряде технологий производства новых материалов.
Круглая слоистая структуры малахита и распределение концентрации примеси, полученное в результате модельного расчета
Для понимания процесса фазовых переходов важно уметь анализировать динамику межфазных границ. Александр Леонидович Корженевский, ведущий научный сотрудник ИПМаш РАН, предложил метод, который позволяет описывать движение межфазной границы нелинейным уравнением осциллятора, что значительно упрощает расчёт.
Результаты подобных исследований применяются в бинарных и трёхкомпонентных сплавах, при твердофазной взрывной кристаллизации стекол и при описании динамики межфазной границы в сегнетоэлектрике, обладающим пьезоэффектом. Результаты проведенных исследований могут быть полезны для развития технологий создания материалов, обладающих заданным поведением в отношении целого комплекса механических, физических и химических требований, в качестве необходимого предварительного теоретического расчета.
«В наших работах были рассчитаны условия, при выполнении которых в материалах-продуктах можно создавать сверхструктуры с заданными пространственными примесными профилями микронного размера. Это оказалось возможным так как расчет динамики межфазной границы удалось с хорошей точностью описать решением обыкновенного дифференциального уравнения для нелинейного осциллятора с отрицательным трением», — рассказала старший научный сотрудник лаборатории микромеханики материалов ИПМаш РАН Анастасия Чеврычкина.
Этот метод может применяться как предварительный расчет при создании новых материалов с контролируемой неоднородной структурой.
Работа выполнена в рамках проекта «Разработка моделей для описания распространяющихся фронтов фазовых и химических превращений во взаимосвязи с процессами деформирования и разрушения элементов конструкций в микроинженерных приложениях», поддержанного грантом РНФ.
Источник: пресс-служба ИПМаш РАН.