МОСКВА, 4 июля. /ТАСС/. Российские физики с помощью математической модели впервые объяснили причины аномального поведения расплавов в случаях, когда не увеличивается скорость их затвердевания. Они вывели новый закон, который учитывает такое поведение. Это поможет создавать материалы с заданными свойствами, в том числе для аэрокосмической промышленности. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. О результатах сообщила в понедельник пресс-служба Минобрнауки России.
По словам авторов работы, принято считать, что с увеличением температуры скорость затвердевания расплава увеличивается. Однако в некоторых случаях, например, из-за примесей или особенностей сплава, этого не происходит. Ранее физики не могли объяснить точные причины возникновения такого поведения.
"Нам удалось объяснить это явление - мы пришли к выводу, что необходимо учитывать зарождение кристаллов внутри двухфазной зоны, которое уменьшает переохлаждение расплава, делает этот слой более узким и замедляет скорость движения фронта кристаллизации. Мы вывели закон, который учитывает такое аномальное поведение", - сказала один из авторов работы, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах Уральского федерального университета (УрФУ) Любовь Торопова, слова которой приводятся в сообщении.
Исследователи пришли к выводу, что отклонения, при которых скорость затвердевания расплавов не растет, можно объяснить явлением нуклеации, то есть образования новой фазы: когда зарождаются кристаллы вещества - скорость падает, а как только они зародились - снова начинает расти. Свою модель авторы проверили на сплаве алюминий-никель. Эксперименты, которые проходили с участием коллег из Германии в научном центре города Кельн, подтвердили точность расчетов.
Ученые отметили, что полученные данные необходимы в аэрокосмической промышленности, для прогнозирования свойств сплавов и получения материалов с нужными характеристиками, для создания новых высокопрочных структур.