З використанням оригінальної термоелектричної методики на базі сплавів метал - металоїд на основі заліза, нікелю та кобальту, а також надпровідних металооксидів визначено емпіричні залежності між основними параметрами методу спінінгування обмеженого потоку розплаву, швидкістю охолодження стрічок та їх товщиною. Установлено механізми процесів структурної релаксації стекол і визначено їх вплив на властивості переважно за температур поблизу температури склоподібного переходу. Одержано аналітичні рівняння, які описують кінетику кристалізації стекол, контрольовану дифузією на межі поділу та в об'ємі, а також розміри зерен у закристалізованих стеклах залежно від швидкості неперервного нагріву. Оцінено термодинамічні та кінетичні параметри, які контролюють швидкості зародження та росту кристалів у стеклах. Визначено механізми впливу термічної передісторії та релаксаційних процесів у розплавах та стеклах на кристалізацію.

  Скачати повний текст

Створено оригінальний комплекс автоматизованих оптичних методик для неруйнівного дослідження властивостей поверхні різних твердих тіл, доведено його ефективність для ранньої діагностики радіаційних перетворень металів. Розроблено оригінальні підходи до аналізу та синтезу багатошарових твердотільних систем, які базуються на використанні особливостей конкретних систем, що дає можливість в ряді випадків істотно спростити розв'язання задачі. Проведено дослідження поверхні ряду металів і сплавів під дією опромінення іонами дейтерію, яке імітує радіаційні умови енергетичних реакторів. Описано особливості формування порушеного шару на поверхні різних матеріалів. Досліджено структуру й оптичні властивості масивного аморфного металевого сплаву Viterloy-1 на основі цирконію у первинному стані та після опромінення іонами дейтерію. Визначено та пояснено високий ступінь стійкості цього сплаву до використання радіаційних факторів.

  Скачати повний текст

Розвинуто перспективний науковий напрямок: електрохімія міжфазної взаємодії багатокомпонентних металевих систем із водними розчинами електролітів. Визначено кінетику процесів анодного розчинення і пасивації скандію, хрому та молібдену у розчинах електролітів, а також розроблено їх механізми. Нестаціонарними електрохімічними методами встановлено селективне розчинення твердих розчинів системи хром-залізо за умов їх взаємодії з кислими розчинами в активному стані у початковий період та наведено його механізм. Теоретично обгрунтовано та експериментально доведено на модельних сплавах системи хром-залізо принципову можливість підвищення пасивування сплавів d-перехідних металів шляхом їх легування електрохімічно негативними металами. На основі теорії селективного розчинення запропоновано механізми підвищення пасивування сплавів негативними металами. Доведено, що позитивний вплив анодних додатків на корозійно-електрохімічні властивості сплавів на основі, яка має пасивуватися, підтверджено на модельних та виплавлених за промислових умов сплавах системи хром-залізо-алюміній, що містять 15 - 60 мас.% Cr, 2 - 5% Al і високоміцнісні сплави алюмінію.

  Скачати повний текст

Досліджено анодну поведінку магнієвого сплаву з домішкою свинцю (МС), який завдяки унікальним електрохімічним властивостям дозволить суттєво удосконалити анодні характеристики існуючих електронних матеріалів. Визначено електрохімічні параметри електродів на основі запропонованого магнієвого сплаву, модифікованого свинцем, і встановлено можливість його використання як анодного матеріалу в хімічних джерелах струму та пристроях протикорозійного захисту. На підставі дослідження анодної поведінки магнієвих сплавів у розчинах хлориду та сульфату натрію та комплексного вивчення диференц-ефекту встановлено, що новий магнієвий сплав з свинцем більш рівномірно розчиняється, має меншу швидкість розчинення у порівнянні з існуючими магнієвими сплавами. Досліджено особливості анодної поведінки сплавів магнію в хлоридно-сульфатно-нітратних розчинах, вплив інгібіторів на анодне розчинення сплаву МС у хлоридному розчині та анодну поведінку сплавів магнію у хлоридамонійних розчинах. Запропоновано хімічне джерело струму мангано-магнієвої системи наливного типу для роботи за стаціонарних умов аналогічної існуючим мангано-цинковим елементам, електричні характеристики якого у 1,2 - 1,3 рази вищі за розрядною напругою і коефіцієнтом використання у порівнянні з елементами МЦ-системи. На підставі результатів випробувань властивостей магнієвих сплавів доведено безумовну перевагу сплаву МС у хлоридних, сульфатних розчинах і воді промислового та побутового призначення у порівнянні з магнієвими сплавами, які використовують.

  Скачати повний текст

Методом дифракції рентгенівського випромінювання досліджена структура чотирикомпонентних розплавів системи Bi-Ga-Sn-Ge при температурах 960 та 1125 pi C. При інтерпретації даних дифракційного експерименту використовувалася модель мікронеоднорідної будови, що дозволяє отримувати кількісну інформацію про розподіл різносортних атомів по мікрообсягам. Розроблений математичний апарат цієї моделі для розплавів з довільною кількістю компонентів. Встановлено, що структура рідких сплавів системи Bi-Ga-Sn-Ge всієї області концентрацій (концентраційний тетраедр) є мікронеоднорідною. Визначені концентраційні області (тригранні піраміди), в кожної з яких розплави містять атомні мікроугруповання чотирьох типів. В усіх концентраційних областях мікроугруповання - одно - та двокомпонентні. Склад двокомпонентних мікроугруповань такий же, як у розплавах бінарних систем Bi-Ga та Bi-Sn.

  Скачати повний текст

Розроблено ймовірнісну модель багатоосередкової пошкоджуваності, яка базується на експериментально виявлених закономірностях множинного руйнування та описує процес об'єднання розсіяних поверхневих мікротріщин (МТ) з метою прогнозування межового стану конструкцій за критерієм формування тріщин межової довжини за рахунок об'єднання розсіяних МТ. На підставі експериментально виявлених закономірностей множинного руйнування сплаву Д16АТ розроблено методологію проведення числового моделювання багатоосередкової пошкоджуваності матеріалів і математичну модель, яка описує процес ушкодження матеріалу системою поверхневих МТ. Розроблена методика комп'ютерного моделювання багатоосередкової пошкоджуваності може бути використана для імітаційного моделювання множинного руйнування конструкційних матеріалів без проведення трудомістких натурних експериментальних досліджень. Межовий стан конструкції досягається за рахунок об'єднання МТ, які утворюють спочатку невеликі фрактали, що збільшуються з кожним етапом наробітку, а згодом лавиноподібно ростуть, поглинаючи МТ та фрактали, які попадають в зони їх впливу. Установлено, що для надійного прогнозування межового стану необхідно обмежитися часом в 70 % від загальної тривалості процесу накопичення пошкоджень до руйнування.

  Скачати повний текст

Розроблено ітераційну процедуру топологічного уточнення, яка дозволяє послідовно конструювати Фур'є-компоненти потенціалу міжатомної взаємодії у сплаві на основі даних першопринципних розрахунків повних енергій упорядкованих структур для сплаву з заданим складом. Деформаційні ефекти, обумовлені атомним розмірним неспівпадінням параметризовано у термінах узагальнених багаточастинкових сил Канзакі. Показано, що парні та непарні сили Канзакі швидко зменшуються за абсолютною величиною зі зростанням міжатомної відстані, зокрема абсолютна величина непарних сил суттєво менше парних. Показано можливість використання запропонованих методів для дослідження не лише сплавів, але й інших кристалів (наприклад, напівпровідників, магнетиків і низьковимірних систем).

  Скачати повний текст

Досліджено структуру ближнього порядку аморфних сплавів систем Ga - Te, In - Te, Si - Te, отриманих методом спінінгування розплаву, у взаємозв'язку з концентрацією компонентів сплавів та термічною стабільністю. З використанням дилатометрії, диференційно-термічного, електронографічного методів аналізу встановлено мікроструктурні типи, класифікацію яких можна провести на базі двох ознак: квазіевтектики та хімічно впорядкованої ковалентної сітки. Визначено, що на початку концентраційного інтервалу тип структури близький до структури телуру в кристалічному стані. Розраховано характеристичні температури Дебая та повні середньоквадратичні динамічні зміщення атомів, ряд параметрів концепції вільного об'єму.

  Скачати повний текст

Одержано відомості про формування структури та властивостей низькоенергетичних спеціальних за концепцією решіток співпадаючих вузлів міжзеренних і міжфазних границь у промислових металах і сплавах. Установлено механізм зародження, еволюцію та роль спеціальних границь у формуванні структури та властивостей зазначених матеріалів під час температурно-деформаційних обробок. Розроблено інноваційні енерго-ощадні технології виробництва труб-оболонок твел зі сплаву Zr1Nb, нафтогазопровідних труб підвищеної корозійної стійкості зі сталі 06Х1-У, гаряче- та холоднодеформованих труб зі сталі 02Х18Н11 з високою стійкістю проти міжкристалітної корозії, листового прокату зі сталі 10Г2ФБ з поліпшеними механічними властивостями. Виготовлено дослідні та промислові партії труб і листового прокату з підвищеною часткою спеціальних границь. На підставі результатів їх дослідження показано суттєве підвищення корозійних і механічних властивостей виробів.

  Скачати повний текст

Розроблено новий напрям польової іонної мікроскопії - низькопольову іонну мікроскопію, який забезпечує формування іонних зображень металів і сплавів за низьких напруженостей поля та дає змогу проводити повну кристалографічну паспортизацію меж зерен і потрійних стиків. У надпровідному сплаві Nb-Ti виявлено наномасштабні градієнти концентрації Nb. Визначено на ангстремному та субангстремному рівнях кристалографічні параметри ряду лінійних і площинних дефектів та існування нанослою omega-фази у вольфрамі. Вперше реалізовано повне атомне розділення купола вуглецевих нанотрубок і виявлено ефект зміцнення вуглецевих нановістрій за їх пластичної деформації за умов екстремальних механічних навантажень. Виявлено наявність лінійних вуглецевих ланцюжків на поверхні вістрійних вуглецевих фібрил, які містять більш, ніж 10 атомів. Описано особливості польової іонної емісії металів і сплавів у присутності парів води та запропоновано нові способи польової обробки мікроінструмента з використанням парів води.

  Скачати повний текст

Розроблено та впроваджено технологічні процеси вальцювання заготовок з алюмінієвих сплавів за умов ізотермічного та наближеного до нього деформування, впровадження якого дозволить забезпечити зниження витрат гостродефіцитних дорогих металів у разі виготовлення штампованих поковок, профілів, вальцювальних штапів, зменшення трудомісткості їх виготовлення, підвищення продуктивності праці, одержання якісного виробу щодо геометричної форми, механічних властивостей і макро- та мікроструктури. Описано та розвинуто теоретичні й експериментальні аспекти дослідження течії металу в осередку деформування у перехідній і усталеній зонах у процесі вальцювання заготовок з урахуванням розвитку деформації у часі. Розроблено емпіричні формули для визначення розширення та випередження у процесі вальцювання заготовок за умов ізотермічного та наближеного до нього деформування. Розроблено класифікацію типових заготовок і профілів, технологічні рекомендації щодо розрахунку калібрів, технічне завдання на конструкцію промислового зразка спеціалізованого обладнання, типові технологічні процеси. На підставі результатів проведених експериментів на прикладі виготовлення профілю колодки парної з алюмінієвого сплаву АК4-1 показано, що профілі складного поперечного перерізу економічно вигідно виготовляти на обладнанні для вальціювання заготовок за умов ізотермічного деформування, оскільки підвищення пластичності уможливлює застосування обладнання, яке реалізує менше зусилля та має менші габарити.

  Скачати повний текст

Удосконалено метод розрахунку та проектування процесу гвинтової екструзії (ГЕ) на підставі дослідження напружено-деформованого стану заготовки та дослідження моделі формування структури та властивостей металів у процесі даної обробки. За умов ГЕ виявлено активні ділянки поверхні контакту заготовки з матрицею. Виявлено, що перетікання металу у межах поперечного перерізу заготовки може бути описано перетворенням простого зсуву з одночасним поворотом, пропорційним куту зсуву. На даній основі удосконалено експериментально-розрахунковий метод, що став придатним для проектування ГЕ. Розроблено модель процесів формування структури та властивостей матеріалу за ГЕ. Удосконалено метод проектування процесу шляхом застосування об'єктно-орієнтованого підходу та розроблено 4 проектні операції. Результати наукового дослідження використано у процесі розробки технологічної схеми виготовлення титанового дроту з застосуванням ГЕ та для обгрунтування зменшення висоти гвинтової ділянки матриць для обробки вторинних алюмінієвих сплавів.

  Скачати повний текст

Проведено вивчення складу та структури твердих сплавів на умови руйнування робочої поверхні валків швидкісних дрібносортових прокатних станів і здійснено розробку альтернативних сплавів (високовуглецевих хромонікелевих сталей) для їх виготовлення з урахуванням переважаючого механізму зношування. Вперше за умов діючого виробництва досліджено особливості зношення калібрів валків з твердих сплавів передчистової та чистової групи клітей безперервних високошвидкісних дрібносортових прокатних станів. Встановлено, що використання твердих сплавів з великим розміром карбідних часток дозволяє підвищити експлуатаційні показники валків за рахунок зниження ефекту викришування поверхні калібра, більш рівномірної їх виробки. Обгрунтовано припущення, що тверді сплави вивченого складу можуть не бути найкращим матеріалом для виготовлення валків для використання за умов зношення з домінуючим механізмом термічної втоми. Запропоновано під час виготовлення таких валків використовувати теплостійкі високовуглецеві хромонікелеві сталі з більш високою, ніж у твердих сплавів теплопровідністю й стійкістю щодо утворення тріщин розпалу. Встановлено складний характер залежності структури та властивостей сталей від температури нагріву під час гартування та повторного нагрівання. Результати наукового дослідження використано для корегування технології виготовлення твердосплавних дискових прокатних валків, які серійно поставляються НВТ "ДОНІКС" на стани 150 ЗАТ "Макіївський металургійний завод" та ВАТ КГМК "Криворіжсталь". Виготовлено бандажі робочих валків з твердих сплавів та високовуглецевої хромонікелевої сталі, які пройшли успішні дослідно-промислові випробування за умов дрібносортових станів 250 ВАТ КГМК "Криворіжсталь".

  Скачати повний текст

Досліджено проблему покращення техніко-економічних показників і стабілізації якості чавуну з кулястим графітом у литих заготівках (маслотах) поршневих кілець за відцентрового лиття у кокіль шляхом, насамперед, використання раціональних режимів модифікування, оптимізації хімічного складу металу та скорочення термічної обробки виливків. Досліджено ефективність використання сфероїдизувальних модифікаторів у вигляді лігатур (сплавів на основі кремнію, заліза, міді, нікелю) та брикетів (запресованих сумішей матеріалів дрібних фракцій). Випробовано спосіб графітизувальної обробки розплаву чавуну в ливарній формі у процесі її обертання. Вивчено фізико-механічні властивості комплексно легованого чавуну та рекомендовано його оптимальний хімічний склад для поршневих кілець. Проведено виробничі випробування розроблених технологічних рішень і зроблено оцінку їх ефективності.

  Скачати повний текст

Розглянуто розвиток взаємоузгоджених підходів до термодинамічного та кінетичного методів моделювання дифузійних процесів і процесів фазоутворення у потрійних системах і розроблено методи розрахунку ефективних кінетичних коефіцієнтів для двофазних дифузійних зон. За моделювання процесу взаємної дифузії з використанням взаємоузгодженої моделі розрахунку діаграми стану та дифузійної взаємодії в потрійній системі Ті - АІ - N показано, що розроблена модель ефективного середовища описує перколяційну поведінку двофазної зони у разі довільних значень об'ємних часток фаз. Показано, що за використання лігатур з високим вмістом алюмінію навколо частинки виникає окіл альфа-фази, який перешкоджає дифузійному перерозподілу ванадію та негативно впливає на процес гомогенізації, сприяє виникненню пор на межі між лігатурами та матрицею. Розв'язано задачу дифузії для потрійної системи Fе - Ni - Сr в конфігурації Т-зразка з використанням побудованої взаємоузгодженої моделі. Доведено, що додавання Nі до системи Ni - Cr спричинює досить значний вплив на швидкість дифузійної взаємодії атомів хрому та заліза. Розв'язано обернену задачу дифузії для потрійної системи Ni - Cu - Zn з використанням методик Матано-Больцмана та Даянанди.

  Скачати повний текст

Удосконалено числово-аналітичні розрахунки перерізів розсіяння та поглинання електромагнітного випромінення на багатошарових наночастинках, що знаходяться поблизу підкладки. Досліджено вплив різних чинників на зсув частот поверхневого плазмового резонансу у суцільних наночастинках Au, Ag і наночастинках з оксидною оболонкою. Розроблено метод визначення ефективної діелектричної проникності матричних дисперсних систем з двошаровими включеннями кульової форми. Наведено методику формування електретних темплатів на основі фоточутливих нанокомпозиційних матеріалів, що містять 1,5 мас. % CdSe та 2,4,7-тринітро-9-флуоренону, в електрофотографічному процесі. Показано, що розташування та симетрія осаджених на поверхню електретного темплату кластерів Au, одержаних напиленням у вакуумі, задаються топологією світлового поля голограми, використаного для формування темплату. Запропоновано механізм самовпорядкування кластерів під час напилення Au на поверхню темплату, що полягає в електрокінетичному русі атомів у локальному електричному полі E = 120 МВ/м поблизу поверхні та їх адсорбції на поверхні з утворенням наноострівців. Проаналізовано процес утворення лазер-індукованих поверхневих періодичних структур у разі накладання на поверхню твердого тіла інтерференційних картин, що здійснюється кількома лазерними пучками. Розроблено метод розв'язку нестаціонарної задачі теплопровідності для періодичної системи джерел і розраховано теплові поля та швидкість зміни температури у часі у приповерхневих шарах різної природи. Створено фізичну модель формування гартівних напружень та визначено середні значення компонентів тензора напружень для нанокристалічних сплавів, одержаних з використанням різних методів (гартування розтопу, газотермічного напилення).

  Скачати повний текст

Досліджено взаємодію компонентів у системах {Ti,V,Zr} - Mn - {Sn,Sb}, побудовано ізотермічні перерізи діаграм стану цих систем за температур 770 К і 870 К і визначено області гомогенності твердих розчинів на базі бінарних сполук. Окремі зразки досліджено в системах Ti - {Cr,Fe,Co,Ni} - Sb. Виявлено шість нових тернарних сполук. Для двох тернарних антимонідів уточнено структуру. Розглянуто три типи кристалізованих сполук. Вивчено температурні залежності питомого електроопору, диференціальну термо-електрорушійну силу та магнітну сприйнятливість тернарних сполук та сплавів твердих рочинів на основі бінарних сполук.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження хімічних реакцій фторидів рідкісноземельних елементів (РЗЕ) (La, Pr, Nd, Gd, Dy, Yb), цирконію та хрому з металами, що входять до складу сполук паливно-сольових композицій (Na, Zr), керованих прискорювачем ядерних реакторів, а також конструкційних матеріалів (Ni, Fe, Mo, Cr). Встановлено, що цирконій і натрій у сплаві зі свинцем відновлюють фториди РЗЕ, хрому та цикрконію до елементарного стану. Відмічено, що ступінь відновлення фторидів РЗЕ цирконієм практично не залежить від їх порядкового номера та вмісту відновника у вихідній суміші.

  Скачати повний текст

Із використанням методів теорії функціонала електронної густини досліджено взаємозв'язок між структурною та магнітною підсистемами в MnAs. Показано, що зміна симетрії кристалічної гратки у разі виникнення ефекта феромагнетизму обумовлена конкуренцією магнітного та структурного параметрів порядку. Проведено систематичне дослідження впливу аніонного та катіонного заміщень на електронну структуру та величину локальних маганітних моментів гексагонального MnAs. Наведено рекомендації щодо оптимального для магнітокалоричного застосування легування MnAs. Теоретично обгрунтовано й експериментально підтверджено існування потрійної точки на фазовій діаграмі температура - концентрація. Розроблено концепцію змішаних магнітних станів, яка несуперечливо пояснює поведінку цих сплавів у магнітному полі.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності змін електро-, магнето- та тензоопору бінарних і багатокомпонентних аморфних металічних сплавів на підставі 3d-перехідних металів і конкретизації фізичних механізмів розсіювання носіїв заряду. Розроблено фізичні моделі, які описують транспортні параметри невпорядкованих металевих систем різної природи. Вивчено вплив складу, умов одержання та дії зовнішніх чинників на кінетику електронів провідності та розкрито роль у електропереносі особливостей атомної й електронної структури. Показано, що основний внесок у розсіювання електронів провідності обумовлений їх дифракцією на невпорядкованій, неоднорідній атомній структурі, а особливості, які виявляються на низці транспортних параметрів, є наслідком наявності кластерів зі своїми механізмами розсіювання.

  Скачати повний текст