Professor emeritus ved Florida Institute of Technology, Martin Glicksmans seneste forskning i metaller og materialer, har betydning for støberiindustrien, men den har også en dyb personlig forbindelse til inspiration fra to afdøde kolleger.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Gliksmans undersøgelse "Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its role in the formation of the regime of solid and liquid phases" er offentliggjort i novemberudgaven af ​​det fælles tidsskrift Springer Nature Microgravity.Resultaterne kan føre til en bedre forståelse af størkningen af ​​metalstøbegods, hvilket giver ingeniører mulighed for at bygge længerevarende motorer og stærkere fly og fremme additiv fremstilling.
"Når du tænker på stål, aluminium, kobber - alle vigtige ingeniørmaterialer, støbning, svejsning og primær metalproduktion - er det multimilliardindustrier af stor samfundsmæssig værdi," sagde Glicksman."Du vil forstå, at vi taler om materialer, og selv små forbedringer kan være værdifulde."
Ligesom vand danner krystaller, når det fryser, sker der noget lignende, når smeltede metallegeringer størkner til støbegods.Gliksmans forskning viser, at under størkningen af ​​metallegeringer forårsager overfladespændingen mellem krystallen og smelten, såvel som ændringer i krystallens krumning, når den vokser, en varmeflux selv ved faste grænseflader.Denne grundlæggende konklusion er fundamentalt forskellig fra de Stefan-vægte, der almindeligvis anvendes i teorien om støbning, hvor den termiske energi, der udsendes af en voksende krystal, er direkte proportional med dens væksthastighed.
Gliksman bemærkede, at krumningen af ​​en krystallit afspejler dens kemiske potentiale: en konveks krumning sænker smeltepunktet lidt, mens en konkav krumning hæver det lidt.Dette er velkendt i termodynamikken.Hvad der er nyt og allerede bevist er, at denne krumningsgradient forårsager en yderligere varmeflux under størkning, hvilket ikke blev taget i betragtning i den traditionelle teori om støbning.Derudover er disse varmestrømme "deterministiske" og ikke tilfældige, som tilfældig støj, som i princippet med succes kan kontrolleres under støbeprocessen for at ændre legeringens mikrostruktur og forbedre egenskaberne.
"Når du har frosset komplekse krystallinske mikrostrukturer, er der krumningsinduceret varmeflux, der kan kontrolleres," sagde Gliksman."Hvis de kontrolleres af kemiske tilsætningsstoffer eller fysiske effekter såsom tryk eller stærke magnetiske felter, kan disse varmefluxer i ægte legeringsstøbegods forbedre mikrostrukturen og i sidste ende kontrollere støbte legeringer, svejsede strukturer og endda 3D-printede materialer."
Ud over dens videnskabelige værdi var undersøgelsen af ​​stor personlig betydning for Glixman, i høj grad takket være den hjælpsomme støtte fra en afdød kollega.En sådan kollega var Paul Steen, professor i væskemekanik ved Cornell University, som døde sidste år.For et par år siden hjalp Steen Glicksman i hans forskning i materialer i mikrotyngdekraft ved hjælp af rumfærgens væskemekanik og materialeforskning.Springer Nature dedikerede novemberudgaven af ​​Microgravity til Steen og kontaktede Gliksman for at skrive en videnskabelig artikel om undersøgelsen til hans ære.
"Det fik mig til at sammensætte noget interessant, som Paul især ville sætte pris på.Selvfølgelig er mange læsere af denne forskningsartikel også interesserede i det område, Paul bidrog til, nemlig interface termodynamik,” sagde Gliksman.
En anden kollega, der inspirerede Gliksman til at skrive artiklen, var Semyon Koksal, professor i matematik, afdelingsleder og vicepræsident for akademiske anliggender ved Florida Institute of Technology, som døde i marts 2020. Gliksman beskrev hende som en venlig, intelligent person, der var en fornøjelse. at tale med, og bemærkede, at hun hjalp ham med at anvende sin matematiske viden til hans forskning.
”Hun og jeg var gode venner, og hun var meget interesseret i mit arbejde.Semyon hjalp mig, da jeg formulerede differentialligninger for at forklare varmestrømmen forårsaget af krumning," sagde Gliksman."Vi brugte meget tid på at diskutere mine ligninger og hvordan man formulerede dem, deres begrænsninger osv. Hun var den eneste person, jeg konsulterede, og hun var meget hjælpsom med at formulere matematisk teori og hjælpe mig med at få det rigtigt."
Yderligere information: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian af det termokemiske grænsefladepotentiale: dets rolle i dannelsen af ​​fast-væske-tilstanden, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Hvis du støder på en tastefejl, unøjagtighed eller gerne vil indsende en anmodning om at redigere indholdet på denne side, bedes du bruge denne formular.For generelle spørgsmål, brug venligst vores kontaktformular.For generel feedback, brug venligst den offentlige kommentarsektion nedenfor (anbefalinger venligst).
Din feedback er meget vigtig for os.På grund af mængden af ​​beskeder kan vi dog ikke garantere individuelle svar.
Din e-mailadresse bruges kun til at fortælle modtagerne, hvem der har sendt e-mailen.Hverken din adresse eller modtagerens adresse vil blive brugt til andre formål.De oplysninger, du indtastede, vises i din e-mail og vil ikke blive gemt af Phys.org i nogen form.
Få ugentlige og/eller daglige opdateringer i din indbakke.Du kan til enhver tid afmelde dig, og vi deler aldrig dine data med tredjeparter.
Denne hjemmeside bruger cookies til at lette navigationen, analysere din brug af vores tjenester, indsamle data for at tilpasse annoncer og levere indhold fra tredjeparter.Ved at bruge vores hjemmeside, anerkender du, at du har læst og forstået vores privatlivspolitik og vilkår for brug.