Організаційна структура
ІНСТИТУТ МЕТАЛОФІЗИКИ НАНУ.
Назад

 
ІСТОРІЯ І НАУКОВА ДІЯЛЬНІСТЬ

Відділ створений в 1991 р. Співробітниками відділу запропонована і розвинена ідея процесу термозміцнення, заснованого на використанні ефекту неповної гомогенізації, ключовим моментом якого є отримання контрольованої за величиною хімічної неоднорідності у високотемпературному твердому розчині, яка надалі надає визначальний вплив на структуру і властивості термозміцнених металевих матеріалів. Було встановлено, що створення контрольованих концентраційних градієнтів у нерівноважних умовах швидкісного нагрівання можливо тільки в результаті розвитку фазових перетворень за дифузійним механізмом, характерною рисою якого є досягнення локальної рівноваги на міжфазній границі (О.М. Івасишин, П.Є. Марковський).

Встановлено механізм диспергізаціі структури термозміцнюваних сплавів з використанням ефекту неповної гомогенізації. Цей механізм полягає в уповільненому переміщенні великокутових границь зерен і мартенситних кристалів в концентраційно неоднорідному твердому розчині та дробленні зерен на мікрооб'єми, в яких залежно від концентраційного стану при гартуванні утворюються різні метастабільні фази.

Запропоновано новий підхід до проблеми стабільності властивостей термозміцненних сплавів, який полягає у виборі термокінетичних параметрів, що забезпечують однозначність механізмів розпаду метастабільних фаз незалежно від коливань їх концентраційного і дефектного стану.

Результати фундаментальних досліджень фазових і структурних перетворень в титанових сплавах і запропоновані методи створення контрольованих негомогенних структурних станів послужили фізичною основою для розробки нових технологічних процесів їх термозміцнення.

На основі виконаних досліджень впливу пластичної деформації на еволюцію мікроструктури, фазового складу, кристалографічної текстури і комплексу механічних властивостей широкого спектру титанових сплавів були запропоновані нові методи їх термомеханічної обробки, що забезпечують створення унікальних, в тому числі субмікронних структурних станів. На основі отриманих результатів було запропоновано комплексний підхід, що поєднує деформаційний фактор (використання наведених пластичної деформацією дефектів кристалічної будови) і термокінетичний фактор швидкісної термічної обробки.

Значні успіхи були досягнуті в теоретичному та експериментальному дослідженні мартенситних перетворень в титанових сплавах, що розвиваються при накладенні спінодального розпаду мартенситу. Запропоновано механізм утворення і роз’яснено  кристалічну структура α"-мартенситу в сплавах легованих ізоморфними β-стабілізаторами (О.М. Івасишин, Н.С. Косенко).

Отримані при дослідженні фазових і структурних перетворень в титанових сплавах підходи були з успіхом застосовані і до сплавів на основі цирконію, що використовуються в ядерній енергетиці та медицині. Запропоновано технологічні прийоми, що забезпечують отримання заданої мікроструктури, текстури і механічних характеристик в сплаві Zr–1% Nb, виготовленому з вітчизняної сировини. Розроблено сплави системи Zr–Ti–Nb з низькими значеннями модуля пружності і високим значенням оборотної деформації для імплантатів.

Перспективним напрямком робіт відділу є ​​розробка фізичних основ твердофазного синтезу титанових сплавів із високим комплексом фізико-механічних характеристик з гетерогенних порошкових систем, що складаються з частинок титанової основи і легуючих добавок (О.М. Івасишин, Д.Г. Саввакін). У відділі розроблені фізичні принципи використання водню як тимчасового легуючого елемента титану для позитивного впливу на консолідацію і хімічну гомогенізацію гетерогенних систем на основі частинок наводненого  титану (гідриду титану) при їх перетворенні на титанові сплави різного хімічного складу. Під впливом водню в процесі синтезу відбувається активація твердофазної дифузії і очищення титану від домішок (кисень, хлор, вуглець). У результаті формуються особливі структурні стани титанових сплавів з однорідним фазовим складом і мікроструктурою, високою відносною щільністю (до 99% від теоретичної), низьким вмістом домішок і, як результат, високими механічними властивостями, що є недосяжним без використання водню. Основні принципи застосування водню як тимчасового легуючого елемента справедливі і при синтезі цирконієвих сплавів із гетерогенних систем на основі частинок гідриду цирконію.

У відділі працює група, яка вивчає фізичні процеси, що протікають при високотемпературній повзучості металів і сплавів. Дослідження в цій області були розпочаті в 50-х роках Г.Я. Козирським, а в 70–80-х роках розвивалися під керівництвом д-ра техн. наук В.А. Кононенко. Були отримані наступні основні результати:

1) встановлені дислокаційні механізми, що контролюють швидкість повзучості в різних температурно-силових умовах, та їх зв'язок з розвитком дислокаційної структури (П.Н. Окраінець, В.К. Пищак);

2) розвинені фізичні основи субструктурного зміцнення в умовах високотемпературної повзучості (В.А. Кононенко, О.І. Дехтяр);

3) розвинені сучасні рентгенівські методи дослідження параметрів субструктури та їх зміни при пластичній деформації, зокрема при високотемпературної повзучості (В.А. Кононенко, О.П. Карасевський).

В даний час акцент у дослідженнях високотемпературної повзучості перенесений на конструкційні титанові сплави і сплави на інтерметалідній основі.

Окрема увага приділяється розвитку моделювання процесів формування при деформації і подальшої еволюції при нагріванні структури, кристалографічної текстури, фазового складу і концентраційного стану металів. Із застосуванням методів Монте-Карло створені 2D- і 3D-моделі, які описують протікання рекристалізації і наступного зростання зерна з урахуванням залежності енергії границь зерен від їх дезорієнтації  (О.М. Івасишин, С.В. Шевченко).

Новим напрямком досліджень є комп'ютерне Ab-initio моделювання атомної структури і властивостей сплавів впровадження та заміщення з метою створення фізичних основ пошуку нових матеріалів і прогнозування їх фізичних властивостей (О.М. Івасишин, А.Н. Тимошевський, Б.З. Янчицький).