АТОМНА БУДОВА МЕТАЛІВ І

МЕТАЛОВМІСНИХ

ГЕТЕРОФАЗНИХ СТРУКТУР

ФІЗИКА МІЦНОСТІ ТА

ПЛАСТИЧНОСТІ МЕТАЛІВ І

СПЛАВІВ

1

Високоентропійні сплави з пам'яттю форми Ti,

aт. %

Zr,

aт. %

Hf,

aт. %

Co,

aт. %

Ni,

aт. %

Cu,

at. %

DSmix,

Дж/(моль К)

HMeyer,

ГПa

E,

ГПa

16.6667 16.6667 16.6667 16.6667 16.6667 16.6667 14.897 11.19 77.8

16.6667 16.6667 16.6667 25 25 - 13.211 14.97 92.3

16.6667 16.6667 16.6667 - 25 25 13.211 13.84 82.9

16.6667 16.6667 16.6667 25 - 25 13.211 20.81 110.1

50 - - - 50 - 5.763 6.05 46.6

1. Вперше показано, що ВЕС TiZrHfCoNiCu зазнають мартенситного перетворення, яке супроводжується ЕПФ. Висока міцність цих сплавів, вдвічі більша порівняно з TiNi, придушує процеси пластичної деформації шляхом ковзання дислокацій на користь мартенситної деформації.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 200 400 600 800 1000

Температура, K

Деформація

, %

Накопичення деформації

Повернення форми

+P

-P

P→σ=500 MПa

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Co16.667Ni16.667Cu16.667

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Co25Ni25

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Ni25Cu25

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Co25Cu25

aB2=3.1590 Å

aB2=3.1505 Å

aB2=3.1676 Å aB19`=3.1550 Å, bB19`=4.1678 Å,

cB19`=4.9673 Å, B19`=100.950⁰

aB2=3.1566 Å

Інтенси

вність

, 10

3 ім

п/сек

2θ, градуси

Інтенсивність

, 1

0-3імп

./сек

8

7

6

5

4

3

2

1

04020 60 80 100 120

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Co16.667Ni16.667Cu16.667

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Co25Ni25

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Ni25Cu25

Ti16.667Zr16.667Hf16.667Co25Cu25

aB19`=3.1550 Å, bB19`=4.1678 Å

cB19`=4.9673 Å, B19`=100.950⁰

aB2=3.1590 Å

aB2=3.1505 Å

aB2=3.1676 Å

aB2=3.1566 Å

B2

B2+B19`

B2

B2

МП = 500 К МК = 390 К

QA→M = 3.47 Дж/г

Q M→A = -5.25 Дж/г

AП = 460 К AК = 610 К

від. 57

2. Накопичена мартенситна деформація ~3% відновлюється при поверненні форми у повному обсязі, зокрема при підвищених

температурах (>400 К), що уможливлює їх застосування в енергетиці, авіабудуванні, космічній галузі, автомобілебудуванні

член-кор. НАН України, Ю.М. Коваль, д.ф.-м.н., Г.С. Фірстов

Електротраспортні властивості порошку сплаву Cu74.3Mn13.1Al12.6

63Cu ЯМР

Відпал 800оС

Фазовий склад

таблетки

Вміст фаз,

%

D, нм

Повітр

я

-Cu-Mn-Al Cu2MnAl

γ1-Cu-Mn-Al

γ2-Cu-Mn-Al

Cu2O MnO MnO2

36 4

10 33 12 3 2

50 25 30 43 <5

4

Аргон

-Cu-Mn-Al Cu2MnAl

γ1-Cu-Mn-Al

γ2-Cu-Mn-Al

MnO2 MnO

31 4

12 47 2 4

60 20 70 70 -

10

Вакуум

-Cu-Mn-Al Сu2MnAl

γ1-Cu-Mn-

34 3

14

40 25 40

Таблетка XRD

д.ф.-м.н. проф. В. М. Надутов к.ф.-м.н. А.О. Перекос

Електроопір Cu-Mn-Al

Етанол

ВДП

50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

до обробки

повітря

аргон

Температура T, K

R/R

max

,від

н. о

д

вакуум

від. 55

40 60 80 100 120

а

Cu

2M

nA

l(2

00

)

Cu

2M

nA

l(2

20

)

Cu

2M

nA

l(4

00

)

Cu

2M

nA

l(4

20

)

Cu

2M

nA

l(4

40

)

Cu

2M

nA

l(2

00

)

б

Cu

2M

nO

4(2

11

)

Cu

2O

(20

0)

Cu

O(1

11

)

Cu

2O

(11

1)

Cu

2M

nA

l(4

20

)

Cu

2M

nA

l(2

20

)

Cu

2M

nA

l(4

00

)

Cu

2M

nA

l(4

40

)

Cu

2M

nA

l(2

00

)

в

Cu

2M

nO

4(2

11

)

1(1

11

)

Cu

2O

(22

0)

1(2

00

)

Cu

2O

(20

0)

Cu

O(1

11

)

Cu

2M

nA

l(4

40

)

Cu

2M

nA

l(4

20

)

Cu

2M

nA

l(2

20

)

Cu

2M

nA

l(4

00

)

1(3

11

)

Cu

O(1

11

)

Cu

2M

nO

4(2

11

)

Cu

2M

nA

l(2

00

)

г

Cu

2O

(22

0)

Cu

2M

nA

l(4

40

)

Cu

2O

(11

1)

Інте

нси

вніс

ть,

від

н. о

д.

20

Cu

2M

nA

l(2

20

)

Cu

2M

nA

l(4

00

)

Cu

2M

nA

l(4

20

)

Cu

2O

(20

0)

Cu

2O

(11

1)

400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500

27Al

ЕІД

ppm

27Al

Травлення

300 K

27Al

Травлення

550 K

27Al

Травлення +

охолодження до

300K

Інтенсивність

50 100 150 200 250 3000,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Температура, K

R/R

max

,від

н. о

д

в

б

аЕлектроопір Cu

Wg = 0,03 еВ

α = 1,5∙10-3 K-1

-(1,1 – 1,8)∙10-3 К-1

Патент України

Для модифікованого Со нанокристалічного сплаву ММ-12Н (Fe–Nb–

Cu(Nd,Co)–Si–B) вперше отримано вихідну ростову текстуру нанокристалів в гетеро-аморфних стрічках, що підсилюється в

процесі ТО

4

В залежності від вимог використання коефіцієнт прямокутності петлі

гістерезису (Вr/Bs) цього сплаву можна змінювати від 0,05 до 0,8

Новий спосіб регулювання параметрів петлі перемагнічування

Мікролегування Nd сплавів системи Fe–Nb–Cu(Nd)–Si–B (ММ-11Н) забезпечило

стабілізацію початкової магнітної проникності >40000 та мінімізацію питомих втрат

на перемагнічування за рахунок формування оптимального співвідношення

об’ємних часток нанокристалічної (80% кр. 10-12 нм) та аморфної (20%) складових

в процесі кристалізації аморфних стрічок

від. 26 д.ф-м.н., В.К. Носенко,

Розроблено промислову технологію виготовлення ~ 1 млн. одиниць стрічкових нанокристалічних магнітопроводів та трансформаторів і дроселів на їх основі

5

„Освоєння промислового виробництва аморфних і нанокристалічних сплавів та стрічкових магнітопроводів з них на основі технології

надшвидкого охолодження металевих розплавів” (проект № 4.9.1.4-8/14-Д від 28 лютого 2014 р. )

Впровадження на електротехнічних та приладобудівних підприємствах:

ТОВ “МЕЛТА”, ТОВ «ОЛТЕСТ», м. Київ, ПП «БІОНТОП» м. Дніпропетровськ, ТОВ «ХАРТРОН-ПЛАНТ», м. Харків, ПАТ «Запорізький завод ПЕРЕТВОРЮВАЧ», ПАТ „Київський завод автоматики ім. Г.І. Петровського”, ВАТ «РАДАР», ТОВ «НВП «Аеротехніка-МЛТ», м. Київ,

які використовують промислові партії НК магнітопроводів у серійному виробництві вимірювальних приладів (ТС і Н, вимірювачів імпедансу), авіаційних та космічних телекомунікаційних систем, силових імпульсних БЖ (в т.ч. спеціального призначення)

Практичне застосування

Створено технологічний модуль обладнання для НШОР річної продуктивності 5 тон аморфних та нанокристалічних стрічок магнітом’яких сплавів, що стане базовим і може бути тиражований на металургійних підприємствах країни

Економічний ефект від впровадження розроблених технологій та наноматеріалів вже складає десятки млн. грн. від. 26

Приклад оптимізації конструкційної міцності tзр. авіаційного кріпильного болта з титанового сплаву

600 800 1000 1200 1400 1600 1800

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

1670 МПа

29 %

Kms

= 1,15

Kms

= 1,05

Kms

= 1,1

Kms

= 1,3

Kms

= 1,5

Kms

= 2,5

Kms

= 2,2

Kms

= 2,0

Kms

= 1,9

Kms

= 2,1

Kms

= 1,8

Kms = 1,85

Kms

= 1,7

1

2%

K , %

0,2

, MПa900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

550

600

650

700

750

800

850

900

дослідна партія

КТС ІМФ

tмакс.

зр. = 825 МПа

область

перспек-

тивних

оптимі-

зованих

значень

tзр.

, МПа

сплав 1 № 2, Тстар.

= 450С

сплав 1 № 3, Тстар.

= 550С

область

оптимальних

значень за

даними

вибірки

болти ДП "Антонов" 6

20

22 23

1013

919

12

84

11

7

29

tзр.

= -261,85 + 1,28SК

- 0,00038S2

К

- сплави від. 60;

- дані Волкова

5

28

15

2

16

14

17 321

1

18

SК

Результати: 1. З’ясовано, що фізичний механізм руйнування при деформації зсувом – мікроскол;

2. Встановлено взаємозв'язок між базовими характеристиками металу і конструкційною міцністю tзр.

Оптимізація базових властивостей КТС (σ0,2, σВ, ψК) Оптимізація конструкційної міцності tзр.

Чл.кор. НАНУ, д.т.н., проф. Ю.Я. Мєшков, к.ф.-м.н., с.н.с. А.В.Шиян

Система оцінки ступеня механічної надійності конструкційних сталей і титанових сплавів

від. 48

0 210

ms

,

МС

n

RК

Новий ливарний зносостійкий сплав на основі Ni з евтектичним карбідним зміцненням

Зношування розробленого сплаву в порівнянні з серійним ВЖЛ-2 в умовах газодинамічного навантаження 4,7 МПа

при температурах випробувань до 1000°С

1. Патент України на винахід №102213;

2. Металознавство та обробка металів, №3, 2014, с. 34-38.

від. 47

Структура ливарного евтектичного

композиційного матеріалу на основі

легованого нікелю з карбідом

ванадію (х 500)

д.т.н., проф. В.Г. Іванченко, к.ф.-м.н., с.н.с. Т.С.Черепова, Г.П.Дмитрієва

8-12%Cr, 3-6%W, 4-6 Mo, 1-4%Ti, 3-5 %Al, 12-13%Co

Залежність міцності нанорозмірних кристалів від їх вимірності

Вимірність є одним із ключових факторів, який визначає міцність нанорозмірних кристалів. Зростання міцності кристалів вуглецю при зменшенні їх вимірності зумовлено: (і) зменшенням координаційного числа; (іі) збільшенням кута між напрямками міжатомних зв'язків

Міцність карбіну є абсолютною верхньою межею міцності матеріалів і складає

417 ГПа

1 2 3 40

2

4

6

8

10

12

14417

Міц

ніс

ть з

в'я

зку

, F

С (

нН

)( 113

o, 113

o, 113

o)

(180o)

(114o,132

o)

М

іцн

ість

зв'я

зку

, R

c (Г

Па)

Координаційне число, Z

ГрафенКарбін Алмаз

95

110121

360

(130o,130

o)

"armchair""zigzag"

від. 48 та 60 д.ф.-м.н., проф. С.О. Котречко, к.ф.-м.н., с.н.с. А.М. Тимошевський

Для інтерв’ю Президента

9

1. Розроблено технологічні процеси низькотемпературного іонно-плазмового синтезу

спеціальних наноструктурованих покриттів на основі плівок нітриду алюмінію на діелектричних

підкладинках з гнучких термолабільних матеріалів і створено функціональні квазіоптичні

фільтрувальні пристрої, що забезпечують радіопрозорість вхідних сигналів у мікрохвильовому (2–

36 ГГц) та їх загородження в інфрачервоному діапазонах (більше 2 ТГц). Створено пристрої для

надчутливих кріоелектронних приймальних систем новітньої міжнародної мережі

радіоінтерферометрів з наддалекою базою і міжнародної системи навігації та позиціонування за

даними координат полюсів та всесвітнього часу. (Е.М. Руденко).

2. Мікролегування Co та Nd сплавів на основі Fe–Nb–Cu–Si–B для забезпечення

потрібного співвідношення об’ємних часток нанокристалічної та аморфної складових в процесі

нанокристалізації аморфних стрічок уможливило стабілізацію початкової магнітної проникності на

рівні 40000 та мінімізацію питомих втрат на перемагнічування 0,027 мВт/cм3. Запропоновано

технологію створення вимірювальних ТС високого класу точності, розроблено ТУ на

високовольтний ТС (10 кВ). Відбувається підготовка до впровадження розробки за ліцензійною

угодою на МНВП ТОВ «МЕЛТА» (м. Київ), а також на електротехнічних і приладобудівних

підприємствах ПАТ “Хмельницькобленерго”, ТОВ «ОЛТЕСТ» (м. Київ), ПП «БІОНТОП» (м.

Дніпропетровськ). (В.К. Носенко, І.К. Євлаш, О.М. Семирга).

3. Розроблено зносостійкий евтектичний ливарний сплав на Ni основі з карбідом ванадію,

визначено оптимальні умови легування, які забезпечують високі фізико-механічні властивості за

високих температур. Зносостійкість сплаву при газодинамічному навантаженні в умовах,

наближених до експлуатаційних при 1000°С, у восьмеро перевищує цю характеристику серійного

сплаву ВЖЛ-2, що уможливлює підвищення робочого ресурсу авіаційних двигунів. (В.Г. Іванченко,

Г.П. Дмитрієва, Т.С. Черепова).

4. Виявлено ефекти кореляції та впорядкування в розміщенні точкових і лінійних

дефектів за окремої або одночасної присутності їх у графеновій ґратниці: впорядкування точкових

дефектів може відкривати заборонену зону в графеновому енергетичному спектрі, поліпшувати

графенову електропровідність в десятки разів, а орієнтаційна кореляція лінійних дефектів може

підвищувати провідність вп’ятеро, тобто за одночасної присутності обох типів дефектів

впорядкування одних і кореляція інших мо жуть поліпшувати графенову провідність в сотні разів

порівняно з їх випадковим орієнтаційно-просторовим розподілом. (Т.М. Радченко, В.А. Татаренко у

співпраці з КНУ імені Тараса Шевченка).

16 патентів і заявок

10