Кинетика-2

Кинетика-2
Шифр эксперимента: Кинетика-2
Направление НПИ: 1. Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса
Секция КНТС: Космическое материаловедение
Наименование эксперимента: Измерение и моделирование термических режимов и процесса формирования микроструктуры при фазовых переходах в переохлажденных расплавах на основе палладия
Цель эксперимента:

Целью исследований является разработка продвинутой теоретической модели, учитывающей неравновесные эффекты, при спинодальном распаде и стекловании, принимающей во внимание процессы конвективного переноса.

Описание эксперимента:

Эксперименты по термоциклированию металлических образцов в печи МЭП-01 состоят из этапов:

1.Подготовка образцов в наземных условиях и доставка их на МКС.

Подготовка образцов из высокочистых компонентов Pd и др. для экспериментов в печи МЭП-01. Наземная аттестация образцов по химическому составу.

2. Загрузка кассеты с исследуемыми образцами в печь и настройка регистрирующей аппаратуры.

Для осуществления термических циклов нагрева/охлаждения должно быть произведено позиционирование образцов в печах с помощью соответствующих элементов управления печей.

3. Термические циклы расплавления-кристаллизации .

В печи МЭП-01 термические циклы направлены на изучение динамики стекольных переходов и влияния спинодального распада на эти переходы. Поэтому контакт образцов с ампулой не вносит значительного влияния на динамику фазовых переходов. Термические циклы могут быть повторены несколько раз для получения статистики.

4. Передача данных регистрирующей аппаратуры в наземный центр управления экспериментом.

Передача данных о термических циклах и фактической температуре печи МЕР-01.

 

Новизна эксперимента: Заявляемый проект продолжает многолетние исследования, проводимые национальными космическими агентствами, по получению фундаментальных знаний о стекольных переходах, по разработке новых технологий производства функциональных материалов в условиях невесомости. Проведенные до настоящего времени эксперименты позволили выявить характер протекания процессов кристаллизации при глубоких переохлаждениях в используемых сплавах, когда невозможно полностью исключить конвективный массоперенос и его влияние на неравновесное затвердевание. Новизной и актуальностью проекта является попытка получить ясное понимание влияния конвекции на стекольные переходы. Основным научным результатом обобщенной работы совместно с проектом "Кинетика 1" будет разработка математического описания эвтектической и дендритной кристаллизации и спинодального распада, которое применимо при разработке и оптимизации технологий производства новых материалов. Одной из задач проекта является развитие эффективного научного сотрудничества между российскими и иностранными научными группами с целью обмена научными знаниями, которые востребованы в области фундаментальных основ инженерных технологий. Впервые будет проведен исчерпывающий анализ характерных точек фазовых переходов переохлажденных образцов и их зависимости от уровня конвекции. Сочетание серии экспериментов в условиях невесомости и исчерпывающего теоретического анализа позволит разработать математический аппарат для описания дендритного, эвтектического роста и динамики стекольных переходов.
Ожидаемые результаты:

Основными результатами КЭ будут:

1.На основе полученных результатов КЭ и их интерпретации будет завершен полный анализ влияния конвекции на фазовые переходы спинодальном распаде жидкостей и процессов стеклования.

2.Описание неравновесных эффектов захвата примеси (solute trapping) и перехода к беспорядку (disorder trapping) при сильно неравновесных фазовых переходах кристаллизующихся систем.

3.Разработка, уточнение и апробация теоретических моделей дендритного и эвтектического роста и в сильно-неравновесных условиях кристаллизации, модели спинодального распада, учитывающие влияние конвекции в переохлажденных жидкостях.".

 

Сроки проведения: 2022-2023 гг.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: УдГУ
Организации участники: Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН; Филиал ФГУП ЦЭНКИ – НИИСК; Institute of Materials Physics in Space, Cologne, Germany; Ruhr-University Bochum, Bochum Germany
Научный руководитель: Харанжевский Е. В., Удмуртский государственный университет, к.т.н, доцент
Последнее обновление: 05.06.2019
Страна: Россия