Новости

ЮУрГУ

Ученые ЮУрГУ создали модель для изучения свойств инновационных порошковых наноматериалов

Среди множества современных материалов все большее внимание привлекают порошковые объекты, исходным сырьем для получения которых являются порошки металлов и неметаллов. Ученые ЮУрГУ разработали математическую модель уплотнения нанопорошка алюминия, которая может быть использована при получении материалов с мелкозернистой структурой методом компактирования.
Ученые ЮУрГУ создали модель для изучения свойств инновационных порошковых наноматериалов

Порошковая металлургия является активно развивающейся технологией, которая даёт возможность получать материалы с заданными свойствами и структурой. Поэтому разработка методов получения нанопорошков и материалов на их основе является актуальной задачей, имеющей научный и практический интерес. Сотрудники Лаборатории функциональных материалов ЮУрГУ разработали решение при помощи молекулярной динамики. Разработанная учеными математическая модель уплотнения нанопорошка металла позволяет учитывать изменение формы наночастиц. Для расчетов движения каждого атома в системе были использованы мощности суперкомпьютера ЮУрГУ «Торнадо». Один из авторов работы – доктор физико-математических наук Александр Майер, научный сотрудник лаборатории функциональных материалов Южно-Уральского государственного университета.

«Метод компактирования порошка для получения наноматериалов давно известен, но пока нет описания поведения материала при таком сжатии. Разработанная нами модель предназначена для использования в макроскопическом моделировании ударно-волновых процессов динамического уплотнения нанопорошков для описания локальной механической реакции и оценки степени уплотнения в каждом конечном элементе. Это обеспечивает кинетическую форму определяющих уравнений для нанопорошка, которые будут использованы для расчета свойств полученного материала», – рассказывает Александр Майер.

Модель рассматривает стадию свободной релаксации, когда наночастицы взаимно притягиваются из-за поверхностного натяжения и взаимно отталкиваются из-за упругих напряжений. А также стадию уплотнения, когда взаимодействие между упругой деформацией и пластичностью определяет механическую реакцию порошка. Механическая модель уплотнения нанопорошка металла, созданная учеными Южно-Уральского государственного университета, учитывает изменение формы наночастиц при взаимном вдавливании, действие поверхностного натяжения, упругих напряжений и пластической деформации частиц.

Так как процессы компактирования нанопорошков связаны с получением новых материалов с уникальными свойствами, то разработанная математическая модель в будущем позволит исследовать новые материалы и комбинации материалов. Экспериментальные группы, которое будут разрабатывать соответствующую технологию компактирования данных порошков, могут использовать результаты работы ученых ЮУрГУ для достижения необходимого результата в будущем.