2141
Магнітне поле як ключ до контролю за структурою сталі: нове відкриття пояснює, як магнетизм уповільнює рух атомів вуглецю в залізі.
Дослідники з Університету Іллінойсу вперше виявили фізичний механізм, що пояснює вплив магнітного поля на дифузію атомів вуглецю в сталі. Раніше інженери знали, що магнетизм покращує властивості сталі, але не мали точного пояснення, чому саме. За словами професора Далласа Трінкла, “попередні пояснення були щонайбільше феноменологічними”, а відсутність точних моделей ускладнювала прогнозування змін у металі. Тепер це припущення підтверджено розрахунками, заснованими на комп’ютерному моделюванні атомних процесів.
Команда використала метод спін-просторового усереднення, щоб дослідити вплив магнітних полів на залізо-карбідну структуру. У сплавах заліза атоми вуглецю займають так звані октаедричні “клітини” – порожнини між атомами заліза, через які вони можуть переміщатися. Симуляції показали, що при впорядкованих спінах заліза (феромагнетизм) енергетичний бар’єр для переміщення вуглецю зростає. “Коли спіни вирівняні, клітини стають більш закритими, що ускладнює рух атомів вуглецю”, – пояснює Трінкл.
Це відкриття має важливі інженерні наслідки: повільніша дифузія вуглецю означає кращий контроль за структурою сталі без необхідності в надвисоких температурах. Тобто можна розробляти ефективніші та екологічніші технології обробки сталі, зменшуючи споживання енергії та викиди CO?. “Ми тепер можемо не просто якісно, а кількісно змоделювати, як поле й температура впливають на матеріал”, – зазначає Трінкл.
Отримані знання можуть бути застосовані не лише у сталеливарній промисловості, а й у створенні нових сплавів із заданими властивостями. Зокрема, мова йде про вибір існуючих або навіть ще не досліджених хімічних комбінацій, які можуть бути особливо перспективними. Таким чином, фундаментальні дослідження відкривають шлях до практичного інжинірингу матеріалів нового покоління.
Магнітне поле сповільнює рух атомів у сталі з’явилася спочатку на Цікавості.
