Ученые LLNL открыли новый способ экстремальной заморозки металлов

схожие новости

В недавнем исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые  Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) Бабак Сэдиг, Луис Зепеда-Руис и Джон Белоф сообщают о новом механизме затвердевания меди, который дает атомистический взгляд на ступенчатое правило Оствальда и меняет фундаментальные представления о гетерогенной нуклеации при высоком давлении. Они обнаружили, что процесс кристаллизации протекает через неравновесную фазу и что эта фаза может быть кинетически стабилизирована температурой.

Точное понимание того, как это происходит в атомистическом масштабе, долгое время было загадкой относительно жидкостей, сжатых до высокой плотности, например, в центре планет (как при затвердевании железа в центре Земли) или в лабораторных экспериментах. Впервые ученые LLNL смогли напрямую предсказать из компьютерного моделирования, используя один из самых мощных суперкомпьютеров, реальную фазовую диаграмму кристаллизующегося металла в динамических экспериментах. Команда учла механизм шагового правила Оствальда в атомном масштабе, когда жидкость сжимается до высокого давления.

— Кинетическая стабилизация метастабильных фаз в быстро охлаждаемых металлах и сплавах была установлена ​​в экспериментах на протяжении десятилетий, однако атомистические теории, которые могут количественно предсказать условия затвердевания, создающие неравновесные фазы, все еще находятся на начальном этапе, — пояснил ведущий автор Сэди, — Используя современные методы моделирования, мы попытались предоставить основу для прогнозирования контроля процесса для разработки совершенно новых материалов с использованием как современной лазерной платформы, так и классического нагрева в печах.

Моделирование процесса гетерогенной нуклеации, выполняемое на графических процессорах суперкомпьютера LLNL «Лассен», показывает, что зарождение сначала происходит через нестабильную объемно-центрированную кубическую фазу. Это контрастирует с обычным представлением о том, что металл сам зарождает фазу, которая является наиболее благоприятной по свободной энергии, как обычно представлено на диаграмме состояния вещества в соответствии с правилом Оствальда.

Информация о данном исследовании была опубликована пресс-службой Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL).

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь