Оriented crystallization of materials
Development of technologies to achieve present-day materials with specified properties comply with a four-step paradigm “makeup-structure-technology-properties”. Currently potentialities to improve functional properties of equilibrium-position materials have been almost exhausted. However, their further enhancement can be assured due to the use of non-equilibrium-state materials. Nowadays to control the structure of metallic materials a method of oriented crystallization is widely used. The advanced technology allows to reduce the amount of liquid-metal gallium coolant and increase the rate of heat generation at the same time. Thus oriented crystallization is an effective method of material structure control and getting goods of high mechanical properties, for example blades for gas-turbine engines. Besides, this method is technically expedient and economically sound.
Разработка технологий получения современных материалов с заданными свойствами подчиняется четырехзвенной парадигме «состав — структура — технология — свойства». В настоящее время возможности улучшения функциональных свойств равновесных материалов практически исчерпаны и дальнейшее их повышение может быть обеспечено за счет применения материалов, находящихся в неравновесном состоянии.
В.М. Ажажа, член-корреспондент НАН Украины, д.физ.-мат.н., профессор, директор,
В.Я. Свердлов, к.физ.-мат.н., с.н.с., ИФТТМТ ННЦ ХФТИ,
А.М. Лобода, начальник конструкторской группы, ННЦ ХФТИ
Технологические операции для получения неравновесного состояния в металлических материалах используются очень давно (ковка, закалка и т. д.), однако в последнее время в связи с развитием неравновесной термодинамики наметились определенные подходы к решению общих методологических проблем получения материалов с заданными свойствами. Одним из основных принципов неравновесной термодинамики является «неравновесность — источник упорядоченности».
Структура материала определяет его свойства, поэтому улучшить свойства материала можно управляя его структурой. Как правило, высокие эксплуатационные свойства имеют материалы с упорядоченной определенным образом, ориентированной структурой. Требуемый тип структуры в неравновесном состоянии можно создать, целенаправленно воздействуя на материал физическими полями различного типа: тепловыми, механическими, электрическими, магнитными и т. д. Наиболее эффективно такое воздействие на структуру материала тогда, когда он находится в процессе фазового перехода из расплавленного состояния в твердое, т. е. в процессе формирования его кристаллической структуры. Иными словами, важнейшей технологической операцией при получении материалов является процесс кристаллизации.
