Het nieuwste onderzoek van emeritus hoogleraar Martin Glicksman van het Florida Institute of Technology naar metalen en materialen heeft implicaties voor de gieterij-industrie, maar heeft ook een diepe persoonlijke band met de inspiratie van twee overleden collega's.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Gliksmans studie “Surface Laplace of the interfacial thermochemical potentieel: zijn rol in de vorming van het regime van vaste en vloeibare fasen” is gepubliceerd in het novembernummer van het gezamenlijke tijdschrift Springer Nature Microgravity.De bevindingen zouden kunnen leiden tot een beter begrip van het stollen van metalen gietstukken, waardoor ingenieurs motoren met een langere levensduur en sterkere vliegtuigen kunnen bouwen en additieve productie kunnen bevorderen.
“Als je denkt aan staal, aluminium, koper – allemaal belangrijke technische materialen, gieten, lassen en primaire metaalproductie – zijn dit miljardenindustrieën van grote maatschappelijke waarde”, aldus Glicksman.“Je zult begrijpen dat we het over materialen hebben, en zelfs kleine verbeteringen kunnen waardevol zijn.”
Net zoals water kristallen vormt als het bevriest, gebeurt er iets soortgelijks wanneer gesmolten metaallegeringen stollen en gietstukken vormen.Uit het onderzoek van Gliksman blijkt dat tijdens het stollen van metaallegeringen de oppervlaktespanning tussen het kristal en de smelt, evenals veranderingen in de kromming van het kristal naarmate het groeit, zelfs op vaste grensvlakken een warmteflux veroorzaken.Deze fundamentele conclusie verschilt fundamenteel van de Stefan-gewichten die gewoonlijk worden gebruikt in de theorie van het gieten, waarbij de thermische energie die wordt uitgezonden door een groeiend kristal recht evenredig is met de groeisnelheid ervan.
Gliksman merkte op dat de kromming van een kristalliet zijn chemische potentieel weerspiegelt: een convexe kromming verlaagt het smeltpunt iets, terwijl een concave kromming het iets verhoogt.Dit is algemeen bekend in de thermodynamica.Wat nieuw en al bewezen is, is dat deze krommingsgradiënt tijdens het stollen een extra warmtestroom veroorzaakt, waarmee in de traditionele giettheorie geen rekening werd gehouden.Bovendien zijn deze warmtestromen ‘deterministisch’ en niet willekeurig, zoals willekeurige ruis, die in principe met succes kan worden gecontroleerd tijdens het gietproces om de microstructuur van de legering te veranderen en de eigenschappen te verbeteren.
"Wanneer je complexe kristallijne microstructuren hebt bevroren, is er een door kromming geïnduceerde warmteflux die kan worden gecontroleerd", zei Gliksman.“Als deze warmtestromen in echte legeringsgietstukken worden gecontroleerd door chemische additieven of fysieke effecten zoals druk of sterke magnetische velden, kunnen ze de microstructuur verbeteren en uiteindelijk gietlegeringen, gelaste structuren en zelfs 3D-geprinte materialen onder controle houden.”
Naast de wetenschappelijke waarde was de studie van groot persoonlijk belang voor Glixman, grotendeels dankzij de behulpzame steun van een overleden collega.Eén van die collega’s was Paul Steen, hoogleraar vloeistofmechanica aan de Cornell University, die vorig jaar overleed.Een paar jaar geleden hielp Steen Glicksman bij zijn onderzoek naar materialen in microzwaartekracht met behulp van space shuttle-vloeistofmechanica en materiaalonderzoek.Springer Nature wijdde het novembernummer van Microgravity aan Steen en nam contact op met Gliksman om ter ere van hem een ​​wetenschappelijk artikel over het onderzoek te schrijven.
“Dat bracht mij ertoe iets interessants samen te stellen dat Paul vooral zou waarderen.Natuurlijk zijn veel lezers van dit onderzoeksartikel ook geïnteresseerd in het gebied waaraan Paul heeft bijgedragen, namelijk interface-thermodynamica”, aldus Gliksman.
Een andere collega die Gliksman inspireerde tot het schrijven van het artikel was Semyon Koksal, hoogleraar wiskunde, afdelingshoofd en vice-president van academische zaken aan het Florida Institute of Technology, die in maart 2020 overleed. Gliksman beschreef haar als een vriendelijk, intelligent persoon die een plezier was voor haar. om mee te praten en merkte op dat ze hem hielp zijn wiskundige kennis toe te passen op zijn onderzoek.
“Zij en ik waren goede vrienden en ze was erg geïnteresseerd in mijn werk.Semyon heeft me geholpen toen ik differentiaalvergelijkingen formuleerde om de warmtestroom veroorzaakt door kromming te verklaren, ‘zei Gliksman."We hebben veel tijd besteed aan het bespreken van mijn vergelijkingen en hoe ik ze moest formuleren, hun beperkingen, enz. Zij was de enige persoon die ik raadpleegde en ze was erg behulpzaam bij het formuleren van de wiskundige theorie en hielp me om het goed te krijgen."
Nadere informatie: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacean of the interfacial thermochemical potentieel: zijn rol in de vorming van de vaste-vloeistofmodus, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Als u een typefout of onnauwkeurigheid tegenkomt of een verzoek wilt indienen om de inhoud van deze pagina te bewerken, kunt u dit formulier gebruiken.Voor algemene vragen kunt u ons contactformulier gebruiken.Voor algemene feedback kunt u het openbare commentaargedeelte hieronder gebruiken (aanbevelingen alstublieft).
Uw feedback is erg belangrijk voor ons.Vanwege het grote aantal berichten kunnen we echter geen individuele antwoorden garanderen.
Uw e-mailadres wordt alleen gebruikt om ontvangers te laten weten wie de e-mail heeft verzonden.Noch uw adres, noch het adres van de ontvanger zullen voor enig ander doel worden gebruikt.De door u ingevoerde informatie verschijnt in uw e-mail en wordt in geen enkele vorm door Phys.org opgeslagen.
Ontvang wekelijkse en/of dagelijkse updates in uw inbox.U kunt zich op elk moment afmelden en wij zullen uw gegevens nooit met derden delen.
Deze website maakt gebruik van cookies om de navigatie te vergemakkelijken, uw gebruik van onze diensten te analyseren, gegevens te verzamelen om advertenties te personaliseren en inhoud van derden aan te bieden.Door onze website te gebruiken, erkent u dat u ons privacybeleid en de gebruiksvoorwaarden hebt gelezen en begrepen.