ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ
The present work is devoted to the investigation of the mechanisms of crystal nucleation in metal melts under the influence of elastic oscillations. The studies were carried out using the method of physical modeling, in which low-temperature metallic alloys (melting temperature ≤ 100 °C), namely Woo...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/306 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Casting Processes |
Репозитарії
Casting Processes| _version_ | 1859963290617118722 |
|---|---|
| author | Нурадинов, А.С. Чистяков, О.В. Гончаров, О.Л. Нурадинов , І.А. |
| author_facet | Нурадинов, А.С. Чистяков, О.В. Гончаров, О.Л. Нурадинов , І.А. |
| author_sort | Нурадинов, А.С. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-17T17:45:51Z |
| description | The present work is devoted to the investigation of the mechanisms of crystal nucleation in metal melts under the influence of elastic oscillations. The studies were carried out using the method of physical modeling, in which low-temperature metallic alloys (melting temperature ≤ 100 °C), namely Wood’s and Rose’s alloys, as well as transparent organic media such as salol, camphene, and diphenylamine, were used as model materials. The experiments were performed on bulk specimens placed in glass tubes with a diameter of 8 mm. The results demonstrate that external force effects, in particular vibration and ultrasound, can serve as effective methods for controlling the crystallization process of metals. For all investigated alloys and media, the application of vibration and ultrasonic treatment to the experimental samples resulted in a reduction of the degree of undercooling at which crystal nucleation occurred. Moreover, the effect of elastic oscillations of both types was significantly more pronounced in samples containing additional solid substrates, such as quartz sand particles and steel balls.The literature reports various factors influencing crystal nucleation in metal melts under elastic wave action, including a decrease in viscosity and, consequently, a reduction in interfacial energy, as well as the occurrence of temperature and density fluctuations associated with local pressure variations. Based on the obtained experimental results, it was established that the mechanism of influence of elastic waves (vibration and ultrasound) on primary crystal nucleation in metal melts is associated with mechanical action on adsorbed crystalline nuclei located on substrate surfaces (mold walls and solid inclusions). Elastic oscillations enhance the nucleation rate due to mechanical friction between solid substrates and mold walls, as well as cavitation erosion, which leads to the formation of growth steps (dislocations) on the surfaces of adsorbed nuclei. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:41:15Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.localhost:article-306 |
| institution | Casting Processes |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-18T02:00:19Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.localhost:article-3062026-03-17T17:45:51Z ON THE MECHANISM OF THE INFLUENCE OF ELASTIC OSCILLATIONS ON CRYSTAL NUCLEATION IN METALS ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ Нурадинов, А.С. Чистяков, О.В. Гончаров, О.Л. Нурадинов , І.А. металеві сплави органічні середовища переохолодження зародження кристалів кристалізація ультразвук вібрація metal alloys organic media undercooling crystal nucleation crystallization ultrasound vibration The present work is devoted to the investigation of the mechanisms of crystal nucleation in metal melts under the influence of elastic oscillations. The studies were carried out using the method of physical modeling, in which low-temperature metallic alloys (melting temperature ≤ 100 °C), namely Wood’s and Rose’s alloys, as well as transparent organic media such as salol, camphene, and diphenylamine, were used as model materials. The experiments were performed on bulk specimens placed in glass tubes with a diameter of 8 mm. The results demonstrate that external force effects, in particular vibration and ultrasound, can serve as effective methods for controlling the crystallization process of metals. For all investigated alloys and media, the application of vibration and ultrasonic treatment to the experimental samples resulted in a reduction of the degree of undercooling at which crystal nucleation occurred. Moreover, the effect of elastic oscillations of both types was significantly more pronounced in samples containing additional solid substrates, such as quartz sand particles and steel balls.The literature reports various factors influencing crystal nucleation in metal melts under elastic wave action, including a decrease in viscosity and, consequently, a reduction in interfacial energy, as well as the occurrence of temperature and density fluctuations associated with local pressure variations. Based on the obtained experimental results, it was established that the mechanism of influence of elastic waves (vibration and ultrasound) on primary crystal nucleation in metal melts is associated with mechanical action on adsorbed crystalline nuclei located on substrate surfaces (mold walls and solid inclusions). Elastic oscillations enhance the nucleation rate due to mechanical friction between solid substrates and mold walls, as well as cavitation erosion, which leads to the formation of growth steps (dislocations) on the surfaces of adsorbed nuclei. Роботу присвячено дослідженню механізмів зародження кристалів у розплавах металів в умовах впливу пружних коливань. Для проведення досліджень застосовано метод фізичного моделювання, у яких як об’єкти вивчення використано низькотемпературні (tпл. ≤ 100°С) металеві сплави Вуда й Розе та прозорі органічні середовища салол, камфен та дифеніламін. Експерименти проведено на об’ємних дослідних зразках в скляних пробірках (∅ 8 мм). Показано, що зовнішні силові впливи, зокрема вібрація та ультразвук, можуть бути ефективними прийомами для керування процесом кристалізації металів. Для всіх досліджуваних сплавів та середовищ вплив вібрації та ультразвуку на дослідні зразки призводив до зменшення переохолодження, при якому відбувалося зародження кристалів. При цьому ефект від впливу пружних коливань обох типів істотно вищий для дослідних зразків, у які були введені додаткові тверді підкладки (кварцові піщинки та сталеві кульки). У літературі описано різні фактори впливу пружних хвиль на зародження кристалів у розплавах металів, а саме: зниження в’язкості та, відповідно, зменшення міжфазної енергії; поява флуктуацій тем- ператур і густин, пов’язаних із локальними змінами тисків. На підставі отриманих результатів встановлено, що механізм впливу пружних хвиль (вібрації та ультразвуку) на первинне зарод- ження кристалів у розплавах металів полягає в механічному впливі на адсорбовані кристалічні зародки на поверхнях підкладок (стінок форм, твердих домішок). Пружні коливання (вібрація та ультразвук) підвищує швидкість зародження кристалів через те, що механічне тертя твердих підкладок між собою і зі стінками ливарних форм, а також кавітаційна ерозія створюють на поверхнях адсорбованих зародків ступені росту (дислокації). National Academy of Sciences of Ukraine, Physical-Technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine 2026-03-17 Article Article application/pdf https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/306 10.15407/plit2026.01.012 Casting processes; Casting processes №1 (163) 2026; 12-22 Процеси лиття; Процеси лиття №1 (163) 2026; 12-22 2707-1626 0235-5884 uk https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/306/311 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | металеві сплави органічні середовища переохолодження зародження кристалів кристалізація ультразвук вібрація Нурадинов, А.С. Чистяков, О.В. Гончаров, О.Л. Нурадинов , І.А. ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ |
| title | ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ |
| title_alt | ON THE MECHANISM OF THE INFLUENCE OF ELASTIC OSCILLATIONS ON CRYSTAL NUCLEATION IN METALS |
| title_full | ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ |
| title_fullStr | ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ |
| title_full_unstemmed | ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ |
| title_short | ПРО МЕХАНІЗМ ВПЛИВУ ПРУЖНИХ КОЛИВАНЬ НА ЗАРОДЖЕННЯ КРИСТАЛІВ У МЕТАЛАХ |
| title_sort | про механізм впливу пружних коливань на зародження кристалів у металах |
| topic | металеві сплави органічні середовища переохолодження зародження кристалів кристалізація ультразвук вібрація |
| topic_facet | металеві сплави органічні середовища переохолодження зародження кристалів кристалізація ультразвук вібрація metal alloys organic media undercooling crystal nucleation crystallization ultrasound vibration |
| url | https://plit-periodical.org.ua/index.php/plit/article/view/306 |
| work_keys_str_mv | AT nuradinovas onthemechanismoftheinfluenceofelasticoscillationsoncrystalnucleationinmetals AT čistâkovov onthemechanismoftheinfluenceofelasticoscillationsoncrystalnucleationinmetals AT gončarovol onthemechanismoftheinfluenceofelasticoscillationsoncrystalnucleationinmetals AT nuradinovía onthemechanismoftheinfluenceofelasticoscillationsoncrystalnucleationinmetals AT nuradinovas promehanízmvplivupružnihkolivanʹnazarodžennâkristalívumetalah AT čistâkovov promehanízmvplivupružnihkolivanʹnazarodžennâkristalívumetalah AT gončarovol promehanízmvplivupružnihkolivanʹnazarodžennâkristalívumetalah AT nuradinovía promehanízmvplivupružnihkolivanʹnazarodžennâkristalívumetalah |