Professor emeritus ved Florida Institute of Technology, Martin Glicksmans siste forskning på metaller og materialer har implikasjoner for støperiindustrien, men den har også en dyp personlig tilknytning til inspirasjonen til to avdøde kolleger.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Gliksmans studie "Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its role in formation of the regime of solid and liquid phases" er publisert i novemberutgaven av fellestidsskriftet Springer Nature Microgravity.Funnene kan føre til en bedre forståelse av størkningen av metallstøpegods, slik at ingeniører kan bygge lengre holdbare motorer og sterkere fly, og fremme additiv produksjon.
"Når du tenker på stål, aluminium, kobber - alle viktige ingeniørmaterialer, støping, sveising og primærmetallproduksjon - er dette multi-milliardindustrier av stor samfunnsmessig verdi," sa Glicksman."Du vil forstå at vi snakker om materialer, og selv små forbedringer kan være verdifulle."
Akkurat som vann danner krystaller når det fryser, skjer noe lignende når smeltede metalllegeringer størkner og danner støpegods.Gliksmans forskning viser at under størkningen av metallegeringer forårsaker overflatespenningen mellom krystallen og smelten, samt endringer i krumningen til krystallen når den vokser, en varmefluks selv ved faste grensesnitt.Denne grunnleggende konklusjonen er fundamentalt forskjellig fra Stefan-vektene som vanligvis brukes i teorien om støping, der den termiske energien som sendes ut av en voksende krystall er direkte proporsjonal med veksthastigheten.
Gliksman la merke til at krumningen til en krystallitt gjenspeiler dets kjemiske potensial: en konveks krumning senker smeltepunktet litt, mens en konkav krumning øker den litt.Dette er velkjent innen termodynamikk.Det som er nytt og allerede bevist er at denne krumningsgradienten forårsaker en ekstra varmefluks under størkning, noe som ikke ble tatt hensyn til i den tradisjonelle teorien om støping.I tillegg er disse varmestrømmene "deterministiske" og ikke tilfeldige, som tilfeldig støy, som i prinsippet kan kontrolleres med hell under støpeprosessen for å endre mikrostrukturen til legeringen og forbedre egenskapene.
"Når du har frosset komplekse krystallinske mikrostrukturer, er det krumningsindusert varmefluks som kan kontrolleres," sa Gliksman."Hvis de kontrolleres av kjemiske tilsetningsstoffer eller fysiske effekter som trykk eller sterke magnetiske felt, kan disse varmefluksene i ekte legeringsstøpegods forbedre mikrostrukturen og til slutt kontrollere støpte legeringer, sveisede strukturer og til og med 3D-trykte materialer."
I tillegg til dens vitenskapelige verdi, var studien av stor personlig betydning for Glixman, mye takket være den hjelpsomme støtten fra en avdød kollega.En slik kollega var Paul Steen, professor i væskemekanikk ved Cornell University, som døde i fjor.For noen år siden hjalp Steen Glicksman i hans forskning på materialer i mikrogravitasjon ved hjelp av romfergens væskemekanikk og materialforskning.Springer Nature dedikerte novemberutgaven av Microgravity til Steen og tok kontakt med Gliksman for å skrive en vitenskapelig artikkel om studien til hans ære.
«Det fikk meg til å sette sammen noe interessant som Paul ville sette særlig pris på.Selvfølgelig er mange lesere av denne forskningsartikkelen også interessert i området Paul bidro til, nemlig grensesnitttermodynamikk, sa Gliksman.
En annen kollega som inspirerte Gliksman til å skrive artikkelen var Semyon Koksal, professor i matematikk, avdelingsleder og visepresident for akademiske anliggender ved Florida Institute of Technology, som døde i mars 2020. Gliksman beskrev henne som en snill, intelligent person som var en fornøyelse å snakke med, og la merke til at hun hjalp ham med å bruke matematisk kunnskap til forskningen hans.
«Hun og jeg var gode venner, og hun var veldig interessert i arbeidet mitt.Semyon hjalp meg da jeg formulerte differensialligninger for å forklare varmestrømmen forårsaket av krumning," sa Gliksman."Vi brukte mye tid på å diskutere ligningene mine og hvordan de skulle formuleres, deres begrensninger osv. Hun var den eneste personen jeg konsulterte, og hun var veldig hjelpsom med å formulere matematisk teori og hjelpe meg å få det riktig."
Ytterligere informasjon: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its rolle i dannelsen av fast-væske-modus, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Hvis du støter på en skrivefeil, unøyaktighet eller ønsker å sende inn en forespørsel om å redigere innholdet på denne siden, vennligst bruk dette skjemaet.For generelle spørsmål, vennligst bruk vårt kontaktskjema.For generell tilbakemelding, vennligst bruk den offentlige kommentarseksjonen nedenfor (anbefalinger vennligst).
Din tilbakemelding er veldig viktig for oss.På grunn av mengden av meldinger kan vi imidlertid ikke garantere individuelle svar.
E-postadressen din brukes kun til å fortelle mottakerne hvem som har sendt e-posten.Verken adressen din eller mottakerens adresse vil bli brukt til noe annet formål.Informasjonen du skrev inn vil vises i e-posten din og vil ikke bli lagret av Phys.org i noen form.
Få ukentlige og/eller daglige oppdateringer i innboksen din.Du kan melde deg av når som helst, og vi vil aldri dele dataene dine med tredjeparter.
Denne nettsiden bruker informasjonskapsler for å lette navigering, analysere din bruk av tjenestene våre, samle inn data for å tilpasse annonser og gi innhold fra tredjeparter.Ved å bruke nettsiden vår erkjenner du at du har lest og forstått vår personvernerklæring og vilkår for bruk.