Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали и успешно испытали новую математическую модель для производства сверхпрочных материалов.
Как сообщила пресс-служба вуза, исследователи решили научную проблему, которая мешала создавать материалы для авиации, космоса и высокоточной техники.
Разработанная модель, по сути, является «умным калькулятором», который впервые позволяет увидеть, как на самом деле растут кристаллы в быстро охлаждающемся металлическом расплаве. До появления этой модели наука считала, что концентрация атомов на поверхности растущего материала постоянна. Однако в реальности она меняется каждую долю секунды, что затрудняло производство сверхпрочных материалов.
Ученые использовали методы неравновесной термодинамики и вариационного исчисления. На примере роста кристаллов соединения Fe3B (триборид железа) они успешно протестировали модель и показали, что на самых ранних стадиях скорость роста может быть совсем другой, чем считалось ранее.
Практическая польза модели огромна: металлурги смогут точнее подбирать режимы охлаждения для получения аморфных и нанокристаллических сплавов, которые в разы прочнее обычных. Такие материалы востребованы в авиационных деталях, космических аппаратах, высокоточных станках, а также для сверхпрочных лент, проволоки и защитных покрытий. Дальнейшие исследования станут инструментом для проектирования материалов будущего.
