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

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

  Скачати повний текст

На підставі результатів дослідження процесу сорбції - десорбції водню запропоновано методику наближеної оцінки коефіцієнту дифузії водню у порошкових гідридотвірних матеріалах, що дозволило вперше визначити D у порошкових сплавах системи Dd - Fe - B.

  Скачати повний текст

Проведено експериментальне дослідження впливу термічної обробки (нагріву розплаву, часу ізотермічної витримки, швидкості охолодження) на кінетику кристалізації розплавів бінарних сплавів In - Bi, Bi - Sb, In - Sb, Bi - Cd, Bi - Sn, Cd - Sn, Se - S. Створено установку та методику для спільного циклічного (ЦТА) та диференційного термічного (ДТА) аналізу для дослідження кінетики кристалізації сплавів. З використанням методів ЦТА та ДТА проведено систематичні дослідження впливу термочасової обробки на величину переохолодження відносно ліній ліквідусу та солідусу, визначено характер кристалізації та твердофазних перетворень бінарних сплавів у системах In - Bi, Bi - Sn, In - Sb, Bi - Cd, Bi - Sn, Cd - Sn, Se - S з включенням хімічних елементів та їх сполук. на підставі яких зроблено прогноз про типи кристалів, що випадають. Розраховано термодинамічні та кінетичні параметри кристалізації для бінарних сплавів - критичний розмір, робота утворення зародка, швидкість зародкоутворення, ступінь кристалічності.

  Скачати повний текст

У рамках нерівноважної термодинаміки пружного континууму одержано рівняння руху когерентних міжфазних меж (МФМ) за структурних перетворень мартенситного типу. Для опису релаксаційних процесів використано модель дисипативного середовища з затухаючою пам'яттю. Розглянуто рівномірний поступальний рух і гармонійні коливання згину плоскої межі. Показано, що рухома МФМ зазнає гальмування, зумовлене динамічним збудженням пружних і теплових хвиль. Визначено залежність сили гальмування від швидкості межі та її орієнтації відносно інваріантної площини перетворення. Пружний і тепловий вплив у динамічну сприйнятливість МФМ з пружним полем визначається співвідношенням фазової швидкості хвилі зміщення межі та швидкостей поширення звукових хвиль у середовищі. Рівняння малих коливань МФМ представлено у вигляді інтегрального рівняння типу згортки у просторі узагальнених функцій. У результаті його числового розв'язання одержано амплітудно-частотні характеристики модельної скінченної межі, які виявляють виражений основний максимум. Запропоновано метод наближеного обчислення дисипативних властивостей МФМ, закріпленої у випадковим чином розташованих точках. Одержано рівняння руху МФМ у провідниках з урахуванням взаємодії теплового й електричного полів. Двовимірний Фур'є-аналіз застосовано для одержання кількісної інформації з оптичних зображень гетерофазних структур. Визначено інтервали масштабної інваріантності у системі мартенситних кристалів, обчислено відповідні фрактальні розмірності.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та водневі технології підвищення функціональних властивостей сплавів на основі рідкісноземельних металів (РЗМ) та цирконію. Установлено особливості взаємодії інтерметалічних сполук з воднем з метою їх використання для оптимізації водневих технологій модифікації структури щодо підвищення службових характеристик матеріалів. У всіх інших досліджених сполуках і сплавах водень ініціює фазові перетворення. Показано можливість модифікувати фазовий склад матеріалів шляхом перетворень в одній з його фаз-компонентів, формувати текстуру. На підстві одержаних даних про ініційовані воднем фазові перетворення розроблено способи обробки функціональних матеріалів у водні для гомогенізації, швидкісного здрібнення, формування нанорозмірної структури, проведення поліморфних перетворень, тобто з метою поліпшення функціональних властивостей спечених магнітів і активаційних властивостей металогідридних електродів.

  Скачати повний текст

Досліджено дифузію в об'ємі, межах зерен та фаз інтерметалевих сполук перехідних металів на основі алюмінію. Розглянуто питання застосування комп'ютерного моделювання для встановлення діючих механізмів дифузії. Розроблено модель дифузії в нанокристалічному інтерметаліді з ієрархічною структурою та проаналізовано концентраційні профілі, одержані в кінетичних режимах. Встановлено прискорення дифузії в нанокристалічних матеріалах в процесі спікання молотих порошків окиснювання до атомного переносу вздовж нерелаксованих поверхонь агломератів нанозерон. Відзначено фундаментальну неоднорідність розподілу атомів домішки в сплавах після високотемпературних відпалів. Доведено існування фазового переходу в системі "мідь - вісмут" з особливою квазі-рідкою міжзеренною фазою з прискореними дифузійними властивостями.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Проведено комп'ютерне моделювання за методом Монте-Карло кінетики початкових стадій дифузійної взаємодії в бінарних системах. Під час моделювання процесу взаємної дифузії в системі, що припускає фазовий перехід другого роду, встановлено немонотонний режим еволюції повного об'єму впорядкованої області в зоні взаємного проникнення компонентів на ранній стадії. Це явище пояснено з використанням простої феноменологічної моделі, яка враховує скінченну швидкість релаксації параметра дальнього порядку в дифузійній зоні та залежність коефіцієнта дифузії від ступеня впорядкованості сплаву. Для системи, в якій може відбуватися фазовий перехід першого роду, встановлено існування кореляцій розмірів і форми малих рівноважних частинок впорядкованої фази за різних температур, що призводить до нового ефекту розмірної залежності поверхневого натягу для наночастинок нової фази. Під час моделювання реакційної дифузії в мультишарах у такій системі встановлено існування двостадійного росту нової впорядкованої фази. Підтверджено гіпотезу, що перша стадія відповідає зародкоутворенню на дифузійному контакті компонентів з наступним латеральним розростанням острівців нової фази, а друга - нормальному росту утвореного прошарку.

  Скачати повний текст

Розроблено нову клітино-автоматичну математичну модель опису металургійних процесів з фазовими перетвореннями, яка відрізняється від існуючих коректним врахуванням термодинамічних властивостей. Вперше сформульовано та впроваджено у практику клітинно-автоматні правила для опису фазового перетворення в сплавах з рухомим фронтом кристалізації, в бінарних квазірівноважних сплавах і сплавах зі складною структурою фазового перетворення. Побудовано нову клітинно-автоматну модель процесу модифікації металевої поверхні електронним газорозрядним пучком. Розроблено клітинно-автоматну термодинамічну модель твердіння прокатного валка з високоміцного чавуну, обгрунтовано правила для клітинних автоматів, що дозволяють визначити структурний склад литого виробу із чавуну з підвищеними міцнісними властивостями. Достовірність запропонованих наукових розробок підтверджено коректністю математичної постановки задачі у межах прийнятих фізичних припущень, а також всебічним тестуванням програмної реалізації та порівняльним аналізом одержаних розрахунків з експериментальними даними та відомими теоретичними і практичними результатами.

  Скачати повний текст

З'ясовано природу утворення та стійкості довгоперіодних структур (ДС) у металевих сплавах, ковалентних та іонних кристалах. Визначено енергетику та властивості планарних дефектів, відповідальних за утворення регулярних структур різного масштабу (довгоперіодних укладань атомних шарів, текстур). Розроблено статико-механічну модель щільноупакованого (ЩУ) кристала, параметри якої визначаються потенціалами міжатомних і міжшарових взаємодій. Побудовано діаграми рівноважних станів для металевих сплавів, іонних і ковалентних кристалів, ВТНП-сполук, в яких спостерігаються політипні структури. Побудовано послідовну теорію довгоперіодних надструктур (ДНС), в якій враховано атомну кореляцію, а також перебудову електронного спектра та зміну топології поверхні Фермі (ПФ) у процесах упорядкування. Розраховано потенціали взаємодії планарних дефектів у металевих сплавах і недеформаційну взаємодію 2D дефектів із домішковими атомами. За допомогою кінетичних рівнянь описано нерівноважні фазові переходи з утворенням довгоперіодних укладань атомних шарів. Здійснено комп'ютерне моделювання відповідного мартенситного перетворення. Розроблено статистико-механічну модель ДС у сплавах з магнітопружним мартенситом, наведено пояснення послідовності міжмартенситних переходів під впливом пружних напружень і магнітного поля. Побудовано стохастичну модель переміщення двійникових границь (ДГ) під дією магнітного поля у сплавах із сильним магнітопружним зв'язком. Визначено вплив пружних напружень, що виникають у процесі переорієнтації двійників, на швидкість руху ДГ.

  Скачати повний текст

Запропоновано напівфеноменологічне обернено-просторове наближення (метод кореляційних поправок) для врахування кореляційних ефектів у термодинаміці сплавів, яке полягає у спільному застосуванні флуктуаційного методу для знаходження кореляційної функції, а також методу інтегрування за зворотною температурою для знаходження явного виразу для конфігураційної вільної енергії. Одержано вирази для кореляційної функції та конфігураційних термодинамічних потенціалів сплаву (вільної енергії, хімічного потенціалу, великого термодинамічного потенціалу) у межах двох ітерацій наближення за термодинамічного (без урахування закону дисперсії флуктуаційних хвиль) та у разі статистико-термодинамічного розгляду сплаву. У межах напівфеноменологічного наближення одержано функціонал великого термодинамічного потенціалу для дослідження сегрегації у шарах, близьких до поверхні у двокомпонентних сплавах. Одержано уточнені вирази для часу релаксації у лініній теорії кінетики термічно активованого перерозподілу атомів за умов врахування близького порядку у сплаві. На підставі порівняння результатів розрахунків у межах розробленого напівфеноменологічного наближення з відповідними результатами моделювання за методом Монте - Карло показано швидку збіжність методу, його високу числову точність, а також перспективність стосовно дослідження реальних сплавів з коротко- та далеко-діючим характером міжатомної взаємодії.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано загальну методологію критеріальної оцінки граничних станів металевих матеріалів за умов нестабільності деформування за кріогенних температур. Розроблено адекватні моделі процесу низькотемпературної стрибкоподібної деформації, на основі яких оцінено її амплітудне значення, описано кінетику стрибка, встановлено зв'язок його параметрів з характеристиками системи навантажування, запропоновано засоби уникнення прояву ефекту переривчастої текучості (ПТ). Проаналізовано комплексний вплив ряду чинників на параметри ПТ і механінічні характеристики конструкційних сплавів, встановлено найбільш суттєві фактори та розроблено рекомендації щодо їх нормування під час визначення стандартних механічних характеристик за умов нестабільності деформації. Одержано порівняльні оцінки напружених станів, що реалізуються у процесі ПТ зразків різних типів, наведено рекомендації щодо вибору їх типорозмірів для стандартних випробувань металів на статичний розтяг за температур до 4,2 К. Розроблено новий метод визначення небезпечних та допустимих напружень, що враховує нестабільність розвитку деформацій за кріогенних температур і дозволяє оптимально використовувати низькотемпературне та деформаційне зміцнення матеріалів.

  Скачати повний текст

Розраховано функцію розподілу за розмірами, за умови, що дислокації закріплені на поверхні частинок, а масоперенос між ними здійснюється за рахунок змішаної дислокаційно-матричної дифузії. Розраховано функцію розподілу за розмірами для випадку, коли дислокації перерізають частинки. Розраховано швидкість росту та функцію розподілу острівців за розмірами у напівпровідникових гетеросистемах за умов змішаної дислокаційно-поверхневої дифузії.

  Скачати повний текст

Вирішено науково-технічну проблему підвищення службових характеристик багатофазних металевих сплавів, що працюють за умов циклічної термічної та механічної дії. Розвинуто наукові основи процесу формування структури багатофазних металевих матеріалів з урахуванням структурних закономірностей дисипації енергії в гетерогенних структурах. Розвинуто теоретичні уявлення про процес нагромадження енергії та руйнування за умов комбінованого зовнішнього впливу. Визначено основні вимоги до структур з підвищеною стійкістю до такого впливу. Розвинуто методи оцінювання ступеня гетерофазності структури. Досліджено взаємозв'язок параметрів структури з властивостями та службовими характеристиками твердих сплавів, інструментальних сталей і титанових сплавів, показано їх залежність від типу структури та її кількісних характеристик. Розроблено методи керування формуванням структури зазначених класів матеріалів. Запропоновано методи оцінювання структури та методики контролю якості матеріалів, що дало змогу одержати дольовий економічний ефект 6 324 980 грн.

  Скачати повний текст

Розроблено нову модель процесу низькотемпературної стрибкоподібної деформації, що адекватно описує розвиток як окремого стрибка, так і всієї їх сукупності. Одержано залежності величини стрибкоподібної деформації від механічних характеристик матеріалу, параметрів системи навантаження, швидкості деформування та масштабного фактору в максимально широкому діапазоні їх змінення. Запропоновано новий метод визначення тривалості стрибка та досліджено, що вона залежить, головним чином, від характеристик системи навантажування.

  Скачати повний текст

Досліджено науково-технічну проблему модифікації поверхні металів і металевих сплавів з використанням вакуумно-дифузійних газорозрядних технологій безводневим азотуванням у тліючому розряді. Розроблено теоретичні засади процесу з урахуванням основних положень фізики електричного розряду в газовому середовищі. Проведено їх експериментальні дослідження на промисловому устаткуванні та підтверджено адекватність теоретичних положень практичним результатам. Вперше створено енергетичну модель процесу на основі теорії формування енергетичного спектра падаючого потоку. Виявлено, що застосування результатів використання системи критеріїв, одержаних з цієї моделі, дозволяє аналізувати результати обробки та проектувати технологічні процеси залежно від необхідних за умовами експлуатації показників модифікації. Розглянуто питання керування технологічним процесом, обгрунтовано організаційно-економічні передумови та розроблено устаткування для його реалізації.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Визначено механізми парного росту фаз за нерівноважних умов фазових переходів у системах з евтектичним перетворенням. Обгрунтовано вплив кристалічної будови компонентів систем на тип діаграми стану та механізми парного росту. Запропоновано термодинамічні критерії оцінювання схильності сплавів евтектичних систем до виникнення квазіевтектик за умов відсутності інших фазових перетворень та формування аморфного стану. Проведено теоретичний аналіз теплових процесів у рідкій фазі та запропоновано структурну модель рідкого прошарку на межі кристал - рідина за умов нерівноважності. Визначено, що рушійною силою кристалізаційних процесів за цих умов є температурне переохолодження, за умов рівноваги - концентраційне переохолодження. Установлено, що процеси кооперації між зростаючими кристалами залежать від співвідношення між фазами та впливають на механізми парного росту. Розроблено моделі зростання кристалів двох фаз за різного співвідношення між партнерами та визначено умови кооперації для сумісного або роздільного росту. У порівняльному аспекті проаналізовано евтектичну та квазіевтектичну кристалізацію та встановлено принципові відмінності цих перетворень. Доведено, що умови квазіевтектичного перетворення визначають термокінетичні діаграми перетворення переохолодженої рідини. Для системного оцінювання можливих нерівноважних ефектів у сплавах з евтектичним перетворенням розроблено синергетичні схеми траєкторій еволюції систем залежно від ступеня переохолодження. Доведено позитивний вплив квазіевтектичних структур на властивості сплавів. Результати дослідження впроваджено у виробництво деталей з підвищеними фізико-хімічними властивостями поверхневих шарів (паливних баків, швидкозношувальних деталей бурякозбиральної техніки).

  Скачати повний текст