30 декабря 2020
Сотрудниками кафедры вычислительной физики выполнены уникальные расчеты вязкоупругих свойств никельсодержащих бинарных металлических расплавов

Для разработки материалов с заданными характеристиками очень важно знать структурные особенности и физико-химические свойства расплавленных систем до затвердевания. Важной физической характеристикой любой жидкости является ее вязкость, которая непосредственно может быть определена в экспериментах и достаточно корректно рассчитана с помощью моделирования молекулярной динамики.

 

Важной задачей современного материаловедения, теплофизики и физики конденсированных сред является выявление особенностей вязкости при структурном переходе, связанным с переохлаждением бинарных/многокомпонентных металлических расплавов.

 

Сотрудники кафедры вычислительной физики совместно с коллегами из Удмуртского федерального исследовательского центра УрО РАН выполнили крупномасштабые молекулярно-динамические исследования и уникальные экспериментальные измерения вязкоупругих свойств никельсодержащих бинарных металлических расплавов для широкой области температур, включая область равновесного и переохлажденного расплавов.

 

Никельсодержащие бинарные металлические системы, такие как алюминий-никелевые и железоникелевые сплавы, из-за своих уникальных физико-механических свойств широко применяются в машиностроении и авиапромышленности. Такие сплавы обладают хорошей микротвердостью и износостойкостью, превосходными антикоррозионными свойствами, что позволяет их использовать в качестве высокотемпературных материалов (например, для лопаток турбин в авиационных двигателях). Изделия из таких сплавов в основном оказываются востребованными в нефтегазовой и энергетической промышленности.

 

Были получены совершенно новые результаты, указывающие на то, что температурные зависимости вязкости бинарных металлических расплавов могут быть описаны единой универсальной моделью вязкости. На основе анализа коэффициента вязкости от состава бинарного расплава в рамках масштабных преобразований Розенфельда впервые было установлено, что для корректного описания вязкости бинарных/многокомпонентных металлических расплавов в рамках энтропийных моделей необходимо использование более сложного представления избыточной энтропии, чем в приближении парной корреляционной энтропии.

 

Исследование было выполнено при поддержке Российского Научного Фонда

Результаты работы опубликованы в статье [R.M. Khusnutdinoff, R.R. Khairullina, A.L. Beltyukov, V.I. Lad'yanov, A.V. Mokshin, Viscous properties of nickel-containing binary metal melts, J. Phys.: Condens. Matter 33 (2021) 104006].

Ссылка: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/abd119

Источник информации: кафедра вычислительной физики