2. Науковий напрямок-фізика міцності, створення конструкційних матеріалів з високою питомою міцністю, нанокристалічні метали
http://library.ipms.kiev.ua/handle/123/91
2024-02-19T17:00:58ZЗвіт про науково-дослідну роботу: „ Встановлення закономірностей впливу легування, деформаційної та термічної обробки на стабільність структури та властивості жароміцних, багатокомпонентних сплавів на основі системи Nb-Ti-Al та Ni-Al”
http://library.ipms.kiev.ua/handle/123/445
Звіт про науково-дослідну роботу: „ Встановлення закономірностей впливу легування, деформаційної та термічної обробки на стабільність структури та властивості жароміцних, багатокомпонентних сплавів на основі системи Nb-Ti-Al та Ni-Al”
Керівник роботи: Бродніковський Микола Павлович, к.ф.-м.н., (Email:brodnikovsky@ipms.kiev.ua)
Об’єкт досліджень - багатокомпонентні сплави на основі систем Nb-Ti-Al та Ni-Al, леговані Cr, Zr, Mo, Si.
Мета дослідження – дослідження закономірностей формування та стабільності структури багатокомпонентних сплавів на основі системи Nb-Ti-Al та Ni-Al , легованих Cr, Zr, Mo та Si., а також впливу легування деформаційної та термічної обробки на проявлення ефекту ДДС.
Методи дослідження – виготовлення багатокомпонентних сплавів різного складу за допомогою електродугового плавлення, рентгеноструктурний фазовий аналіз, просвічуюча та растрова електронна мікроскопія, дослідження механічних властивостей в різних станах при стиску та розтягу в залежності від температури (в інтервалі 20 - 1200оС) та швидкості деформування, випробування жаростійкості сплавів при витримці на повітрі в температурному інтервалі 800 -1200оС
Основні результати роботи. Визначені закономірності впливу хімічного складу та режимів деформації на формування фазового складу, структури, ефектів зміцнення і пластичності сплавів системи Nb-Ti-Al-Cr-Zr-Mo-Si. За рахунок оптимального поєднання твердо розчинного та дисперсійного зміцнення молібденом, цирконієм, вуглецем та кремнієм отримано багатокомпонентні жароміцні, жаростійкі сплави на основі ніобію з низькою питомою вагою (6-7,5 г/см3), які мають межу плину при 1000 оС в межах 1050 - 1200 МПа та пластичність 8-10% при випробуванні на стиск при 20 оС. Отримані результати значно розширюють можливості застосування сплавів на основі Nb в авіакосмічній техніці. Сплави планується використовувати на ДП «Івченко-Прогрес». Досліджувалось питання можливості отримання запропонованих сплавів в промислових умовах.
З розробленого сплаву нікелю виготовлені два модельних зразка кромки забірника повітря прямоточного повітряно-реактивного двигуна, які вдало пройшли випробування при обдуві високотемпературним потоком продуктів згорання ГТД.
Ключові слова: БАГАТОКОМПОНЕНТНІ СПЛАВИ, ЛЕГУВАННЯ, ЖАРОСТІЙКІСТЬ, ТЕРМІЧНА ОБРОБКА, МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ.
Скорочений зміст висновків рецензентів.
Робота є цільним дослідженням. Має як науковий, так і практичний інтерес. Розроблено нові високоефективні матеріали. Запропоновано нові підходи для отримання заданих властивостей матеріалів. Робота заслуговує на позитивну оцінку.
Пропозиції про подальше використання результатів роботи.
Поширення встановлених закономірностей у науковій літературі. Впровадження запропонованих сплавів у виробництво в КБ «Прогрес» та КБ «Південне».
2023-01-01T00:00:00ZЗвіт про науково-дослідну роботу:„Застосування характеристики фізична пластичність для дослідження механічної поведінки масивних матеріалів та покриттів в широкому інтервалі температур"
http://library.ipms.kiev.ua/handle/123/434
Звіт про науково-дослідну роботу:„Застосування характеристики фізична пластичність для дослідження механічної поведінки масивних матеріалів та покриттів в широкому інтервалі температур"
Керівник роботи: Єфімов Микола Олександрович, к.ф.м.н. (Email: yefimov@ipms.kiev.ua)
Об’єкт дослідження – чисті метали, металеві сплави на основі заліза та алюмінію у різному структурному стані, зміцнені поверхневі шари металевих сплавів та квазікристалічні покриття.
Мета роботи – створення наукового підходу та розробка на його основі методики визначення залежності фізичної пластичності δ* матеріалів від швидкості деформації, температури та структурних факторів (розмір зерна, зміцнення, щільність дислокацій) при стандартних випробуваннях на розтяг. Розробка методики визначення механічних властивостей поверхневих шарів матеріалів та покриттів з вимірів твердості.
Методи дослідження – вимірювання мікротвердості в широкому інтервалі температур, механічні випробування на розтяг та стиск, трибологічні дослідження, оптична, сканувальна та просвічувальна електрона мікроскопія, рентгеноструктурний аналіз.
При виконанні проєкту знайдено відповідну кореляцію між фізичною пластичністю δ* та подовженням до руйнування δ при стандартних механічних випробуваннях на розтяг для різних груп металевих сплавів. Вперше була вивчена температурна залежність δ* для різних типів матеріалів. Експериментально доведено, що реальне зміцнення поверхневих шарів та покриттів слід характеризувати не тільки зростанням твердості, а і збільшенням напруження плинності. Результати виконання проєкту можуть використовуватись для розробки матеріалів із заданими механічними властивостями, забезпечивши при цьому не тільки міцність, але і задану пластичність. Економічна значимість роботи обумовлена можливістю значно зменшити кількість експериментів при розробці нових сплавів за допомогою використання розроблених теорій.
Ключові слова:
ПЛАСТИЧНІСТЬ, ТВЕРДІСТЬ, МІЦНІСТЬ, ІНДЕНТУВАННЯ, ДЕФОРМАЦІЯ.
Скорочений зміст висновків рецензентів.
Авторами роботи виконано фундаментальне дослідження, тематика якого відноситься до фізики міцності і пластичності – одного з найважливіших напрямків фізики твердого тіла. В межах даної роботи розвинуті уявлення про фізичну пластичність матеріалів δ* (відношення пластичної деформації до загальної). Показано, що δ* можна отримати не тільки методами локального навантаження, а і при аналізі кривих деформації матеріалів при стандартних механічних випробуваннях на розтяг та стиск. Авторами звіту розглянуто вплив ряду структурних факторів, а саме розміру зерен та щільності дислокацій на характеристику «фізична пластичність». В рамках цієї роботи також вивчено вплив зовнішніх факторів (температури та швидкості деформації) на фізичну пластичність. Аналіз експериментальних результатів, отриманих на сталях та алюмінієвих сплавах, дав можливість встановити залежність між фізичною пластичністю δ* та подовженням до руйнування δ.
Розроблена авторами методика визначення фізичної пластичності і напруження плинності із вимірів мікротвердості вперше дозволила визначити ці механічні властивості зміцнених у різний спосіб поверхневих шарах металевих сплавів (сталі та алюмінієві сплави) та дослідити зміну цих характеристик за глибиною зміцненого шару. Для всіх досліджених поверхонь сплавів спостерігалось значне збільшення відношення значень напружень (зміцненого шару до вихідного стану) ніж за відповідними відношеннями значень твердості. Це підтверджує доцільність характеризувати зміцнення поверхневого шару напруженням плинності (що відповідає границі плинності, визначеної при механічних випробуваннях на стиск при загальному ступені деформації 7,6 %), а не твердістю. Перспективним, серед досліджених методів для зміцнення поверхневих шарів сталей, виявився комплексний спосіб обробки, який поєднує лазерну обробку та ультразвукову ударну обробку.
Залучена в проєкті методика визначення пластичності з вимірів твердості була задіяна при вивченні впливу температури в інтервалі -196 – 800 оС на механічну поведінку квазікристалічних покриттів системи Al-Cu-Fe. Аналіз температурної залежності твердості та пластичності показав, що в інтервалі -196 600 оС квазікристалічні покриття виявляють крихкість при випробуваннях на стиск/розтяг, а вище за 600 оС у них з‘являється макропластичність. Це дозволяє прогнозувати механічні властивості квазікристалічних покриттів в залежності від умов їх експлуатації.
Результати роботи оприлюднені у рейтингових науково-технічних виданнях та добре представлені на міжнародних наукових конференціях. В роботі отримано ряд нових наукових результатів, важливих для практичного використання, а саме досить новий підхід до визначення пластичності матеріалів. Вважаю, що звіт, який рецензується, заслуговує високої оцінки, а отримані результати є фундаментальною основою для розробки новітніх сплавів з оптимальним поєднанням міцності та пластичності.
Пропозиції про подальше використання результатів роботи.
Запропонована методика визначення фізичної пластичності при механічних випробуваннях на розтяг та стиск суттєво збільшує обсяг інформації про механічні властивості та механізм деформації матеріалів. Розвинені в цій роботі теоретичні уявлення можуть бути використані для створення металевих сплавів з оптимальним поєднанням міцності та пластичності.
2023-01-01T00:00:00ZЗвіт про науково-дослідну роботу: „“Температурна та структурна чутливість механічних властивостей та службових характеристик інтерметалідних та евтектичних сплавів на основі титану та заліза, схильних до перетворень під дією деформації”
http://library.ipms.kiev.ua/handle/123/419
Звіт про науково-дослідну роботу: „“Температурна та структурна чутливість механічних властивостей та службових характеристик інтерметалідних та евтектичних сплавів на основі титану та заліза, схильних до перетворень під дією деформації”
Керівник роботи: Подрезов Юрій Миколайович, д. ф.-м.н., (Email:podrezov@ipms.kiev.ua )
ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ – шляхи управління фазовим та структурним станом сплавів на основі титану та заліза, що виробляються та працюють в екстремальних температурно-швидкісних режимах.
МЕТА РОБОТИ - дослідити вплив температури на механізми зміцнення з урахуванням структурних та фазових перебудов, що відбуваються при деформації інтерметалідних та евтектичних сплавів на основі титану та заліза.
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ – випробування на розтяг, стиск та згин, вимірювання твердості, ударної в’язкості та втомних характеристик, рентгеноструктурний аналіз, оптична та електронна мікроскопія.
Досліджено малолегований сплав Ті92.5Nb5Мо2,5 медичного призначення. Встановлено, що сплав поєднує високу міцність та пластичність з унікальними надпружними властивостями. Модуль пружності в загартованому стані Е = 51 ГПа, після пластичної деформації на 2 % знижується до 44 ГПа. Показано, що знак та напрямок прикладання навантаження, температура випробування слабо впливають на параметри надпружності. Вплив пластичної деформації на надпружну поведінку на початковій ділянці кривої зміцнення пояснюється внеском незворотного двійникування в структуроутворення.
Проаналізовано вплив легування марганцем та температури випробувань на утворення мартенситної фази під час триботехнічних випробувань. Показано, що марганець посилює дію TRIP-ефекту але погіршує опір руйнуванню. Через це чавун з підвищеним вмістом Mn доцільно використовувати у виробах, що піддаються зношуванню без екстремальних навантажень. Трибологічні та дюрометричні дослідження показали, що зі збільшенням робочої температури опір зношуванню зменшується через зниження схильності до мартенситного перетворення.
Розроблений та опрацьований експрес-метод тестування початкових ділянок повзучості. Вивчено вплив хімічного складу та структури евтектичних та інтерметалідних сплавів заліза та титану на механізми високотемпературного зміцнення та визначенні температурні та швидкісні параметри повзучості. Створена комп’ютерна програма, яка дозволяє прогнозувати структурну, температурну та швидкісну чутливості граничних механічних характеристик в області температур крихко-пластичного переходу. Показано, що аномальної чутливості в’язко крихкого переходу до швидкості деформації пов’язана з прискорення руху дислокацій.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: СТРУКТУРА, МІЦНІСТЬ, ПЛАСТИЧНІСТЬ, ПОВЗУЧІСТЬ, РУЙНУВАННЯ, ІНТЕРМЕТАЛІДИ, МАРТЕНСИТНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ.
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
Створення конструкційних матеріалів нового покоління потребує удосконалення структурно та температурно-чутливих моделей зміцнення. Це і є актуальною проблемою сучасного матеріалознавства. Запропонована робота розвиває уявлення про вплив структури та температури на фазові перетворення під дією деформації на механізми зміцнення матеріалів. Робота виконана на високому науковому і технічному рівні та заслуговує на позитивну оцінку. Отримані результати мають важливі наукове та практичне значення в галузі створення нових високоміцних матеріалів.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Напрямок роботи є перспективним, а отримані роботі результати можуть бути використані в медичній, машинобудівній та сільськогосподарській галузях.
2022-01-01T00:00:00ZЗвіт про науково-дослідну роботу: "РОЗРОБКА ПРИНЦИПІВ СТРУКТУРНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСНОВ СТВОРЕННЯ ВИСОКОЕМІСІЙНИХ ТЕРМОЕЛЕКТРОННИХ ІМПРЕГНОВАНИХ МЕТАЛОПОРИСТИХ КАТОДІВ НОВОГО ПОКОЛІННЯ З ТРИВАЛИМ ТЕРМІНОМ ЕКСПЛУАТАЦІЇ”
http://library.ipms.kiev.ua/handle/123/409
Звіт про науково-дослідну роботу: "РОЗРОБКА ПРИНЦИПІВ СТРУКТУРНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСНОВ СТВОРЕННЯ ВИСОКОЕМІСІЙНИХ ТЕРМОЕЛЕКТРОННИХ ІМПРЕГНОВАНИХ МЕТАЛОПОРИСТИХ КАТОДІВ НОВОГО ПОКОЛІННЯ З ТРИВАЛИМ ТЕРМІНОМ ЕКСПЛУАТАЦІЇ”
Керівник роботи: Гетьман Ольга Іванівна, д.т.н., (Еmail: olgahetman@yahoo.com)
ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – процеси впливу структурно-фазових перетворень на
структурних рівнях різного масштабу на емісію термоелектронних імпрегнованих
катодів.
ПРЕДМЕТ ДОСЛІДЖЕННЯ – закономірності структурно-фазових перетворень на
різномасштабних структурних рівнях та формування емісійних характеристик в
традиційних і скандатних імпрегнованих катодів. формування емісійних характеристик в традиційних і скандатних імпрегнованих катодів.
МЕТА РОБОТИ – створення науково-технологічних основ виготовлення
високоемісійних ScВа–катодів нового покоління з тривалим терміном експлуатації.
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ: технологічні засоби порошкової металургії, випробування
емісійної здатності катодів в діодах, Оже-спектрометрія, рентгенівський та
мікроструктурний аналіз тощо.
Вперше на основі концепції ієрархії структурних рівнів В. В. Скорохода
розроблено і застосовано принципи структурної інженерії катодів, що полягають у виборі і удосконаленні складу і структури їх структурних елементів різного
масштабу. ScВа-катоди, склад і структура емітерного шару адсорбованих речовин
яких визначаються параметрами мікроскопічного рівня, характеризуються роботою виходу jеф=1,65–1,71 еВ при 1070 К і довговічністю не менше 10 тис. год при густині струму 15–20 А/см2 і температурах випробування 1230 і 1340 К. ScВа-катоди з додатковим мезоструктурним рівнем – плівки з нанорозмірною, гетерофазною і однорідною структурою, характеризуються роботою виходу jеф (950 К)=1,29 і jеф (1000 К)=1,34 еВ, та довговічністю понад 20 тис. год при температурі випробування 1150 К і густині струму 10 А/см2 і не менше 2 тис. год при густині струму 80 А/см2 і температурі випробування 1250 К.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: ТЕРМОЕМІСІЯ, РОБОТА ВИХОДУ, ДОВГОВІЧНІСТЬ, ІЄРАРХІЯ СТРУКТУРНИХ РІВНІВ В ІМПРЕГНОВАНИХ КАТОДАХ.
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
Головним напрямком роботи було комплексне дослідження взаємозв’язку емісійної здатності WBa-і ScВа–катодів із структурно-фазовими перетвореннями на структурних рівнях різного масштабу з позицій концепції ієрархії структурних рівнів В.В. Скорохода та створення науково-технологічних основ виготовлення високоемісійних ScВа–катодів з тривалим терміном експлуатації. Розуміння механізмів роботи катодів на структурних рівнях різного масштабу дозволив удосконалити методи виготовлення і підвищити експлуатаційні характеристики скандатних ScВа-катодів, які можна розглядати як найбільш багатообіцяючі кандидати в термоелектронні катоди для майбутніх надвисокочастотних електровакуумних приладів з високою потужністю.
Для дослідження структури і складу структурних елементів різного масштабу використано комплекс сучасних методів діагностики твердих тіл, що відносяться до відповідного структурного рівня катоду. Він включав методи електронної Оже-спектроскопії, РЕМ, МРСА, рентгенофазового і петрографічного аналізів, термографічний аналіз фазових перетворень та металографічний аналіз мікроструктури.
Значний прогрес досягнуто в створенні високоефективних емісійно-активних речовин на основі аніон-дефіцитної перовскітоподібної фази -Ba2ScAlO5, та аніонного провідника вольфрамату скандію, на які розроблено технічні умови ТУ У 25.5-05416930-018-015 (І):2021.
Завдяки створенню дисперсної наноструктури мезоструктурного рівня ScВа-катоду на основі вольфраму з нанорозмірним і рівномірним розподілом аніон-дефіцитної перовскітоподібної фази -Ba2ScAlO5 та аніонного провідника вольфрамату скандію підвищено функціональні характеристики ScВа-катодів.
В роботі представлені результати великого обсягу експериментів, які розширюють фундаментальні та практичні знання в області технології одержання високоемісійних термоелектронних імпрегнованих катодів нового покоління з тривалим терміном експлуатації. Робота виконана на доброму науковому рівні за допомогою сучасних аналітичних методів - випробування емісійної здатності катодів в діодах, Оже-спектрометрія, РЕМ, МРСА рентгенофазовий аналіз, петрографічний аналіз, термографічний аналіз фазових перетворень та металографічний аналіз мікроструктури. Виконані дослідження можуть бути покладені в основу новітніх потужних розробок надвисокочастотних електровакуумних приладів.
Рівень розробки скандатних катодів відповідає світовим стандартам і заслуговує позитивної оцінки. Рецензенти вважають, що результати проекту можуть бути ухвалені на Бюро Відділення ВФТПМ НАН України.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Розроблені високоемісійні ScВа-катоди рекомендовано використовувати в нових розробках надвисокочастотних електровакуумних приладів з високою потужністю на заводі «Генератор» та в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України.
2021-01-01T00:00:00Z