Бардаханов С.П., Труфанов Д.Ю., Завьялов А.П. «Новые свойства сплошной среды – газы с высокой концентрацией наночастиц» Сибирский физический журнал (до 2017 г. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика), 12, № 2, с. 100-110 (2017)

Представлен обзор работ, результаты которых свидетельствуют о необходимости постановки проблемы описания новых типов сплошных сред, содержащих большие концентрации наноразмерных частиц. Подчеркивается важность этой проблемы для понимания современных технологических процессов: образование нанопорошков различной природы и использование компонентов в виде наночастиц, концентрация которых достигает существенных значений. Рассмотрены примеры практически важных течений порошковых материалов. Предложено понятие новой сплошной среды при высокой концентрации наночастиц, и применен термоанемометрический метод.

Попов В.Н., Черепанов А.Н. «Моделирование процессов кристаллизации наномодифицированного бинарного сплава» Математическое моделирование, 31, № 11, с. 89-101 (2019)

Предложена математическая модель неравновесной кристаллизации бинарного сплава алюминия (Al-Si) с модифицирующими тугоплавкими наноразмерными частицами, которые являются центрами зарождения кристаллической фазы. Модель описывает термодинамические процессы, а также гетерогенное зародышеобразование и кристаллизацию α-компоненты и β-компоненты расплава. Зарождение кристаллической фазы происходит на поверхности нанозатравок при переохлаждении расплава. Температура ликвидуса в расплаве зависит от концентрации растворенного легирующего компонента, которая определяется из уравнения неравновесного рычага. При охлаждении металла до температуры эвтектики происходит кристаллизация α-компоненты сплава, а при дальнейшем охлаждении – эвтектическая кристаллизация β-компоненты. Скорость роста кристаллической фазы пропорциональна переохлаждению. Объем твердой фазы, сформировавшейся вокруг зародыша характеризует размер зеренной структуры в затвердевшем сплаве. Проведено численное моделирование затвердевания расплава в цилиндрической форме. Параметры теплообмена системы расплав-форма с окружающей средой определены в результате экспериментов. Рассмотрены особенности кинетики гетерогенного зародышеобразования и кристаллизации остывающего расплава. Определено, что условия зародышеобразования, темп кристаллизации, переохлаждение и время затвердевания существенно различаются внутри отливки. Согласно полученным результатам установлено, что по мере охлаждения расплава имеет место объемно-последовательная кристаллизация металла. Область с наиболее мелкой структурой застывшего металла находится вблизи стенки формы. Оценка размеров зеренной структуры в отливке согласуется с результатами экспериментов. Достоверность предложенной модели подтверждена сравнением результатов численного расчета с данными физического эксперимента по измерению температуры при затвердевании расплава и изучении свойств отливки.