Исследователи ЮУрГУ (вуз входит в Союз машиностроителей России) разработали математическую модель, позволяющую более точно описывать процессы роста кристаллов в переохлажденных металлических расплавах. Авторы исследования – доктор физико-математических наук Максим Дудоров и доктор технических наук, профессор Александр Дрозин, сотрудники кафедры пирометаллургических и литейных технологий ЮУрГУ.
Кристаллизация является одним из важнейших процессов в металлургии и материаловедении. Именно от особенностей роста кристаллов во многом зависят структура и свойства металлических сплавов. Особенно сложными для изучения являются процессы, происходящие в сильно переохлажденных расплавах, когда кристаллы формируются в условиях, далеких от термодинамического равновесия.
В своей работе ученые ЮУрГУ применили методы неравновесной термодинамики и вариационного исчисления для описания процессов, происходящих на поверхности растущего кристалла. В отличие от большинства существующих подходов новая модель позволяет рассчитывать изменение концентрации компонентов непосредственно у поверхности кристалла в процессе его роста.
Разработанный подход может использоваться для исследования процессов кристаллизации в металлических сплавах, включая аморфные и нанокристаллические материалы. В перспективе такие модели помогут более точно прогнозировать формирование структуры сплавов при быстром охлаждении и совершенствовать технологии получения материалов с заданными свойствами.