В еженедельнике "Аргументы и факты" (АиФ-Нижний Новгород) вышло интервью с А.Михайловым, зав. лабораторией физики и технологии тонких пленок НИФТИ ННГУ

Читать далее
16.08.2018

В НИФТИ ННГУ с использованием ионной имплантации разработан уникальный УФ-детектор нечувствительный к солнцу (solar-blind photodetector)

Читать далее
14.08.2018

В еженедельнике "Аргументы и факты" (АиФ-Нижний Новгород) вышло интервью с М. Денисенко, зав. лабораторией Теории наноструктур НИФТИ ННГУ

Читать далее
07.08.2018

Коллектив НИФТИ ННГУ поздравляет аспирантов физического факультета ННГУ - сотрудников НИФТИ ННГУ с победой в конкурсе на получение стипендий им. академика Г.А. Разуваева на 2018-2019 учебный год!

Читать далее
03.08.2018

Коллектив НИФТИ ННГУ поздравляет своих сотрудников - молодых кандидатов наук с победой в Президентской программе исследовательских проектов РНФ!

Читать далее
03.07.2018

Направление №2 «Нано- и микрокристаллические металлы и сплавы»

Значительные усилия коллектива отдела «Физики металлов» начиная с середины 90-х годов направлены на разработку научных подходов  к описанию особенностей эволюции структуры и свойств НМК материалов, полученных методом равноканального углового прессования (РКУП). Данные работы коллективом проводятся в содружестве с В.И. Копыловым (ФТИ НАН Беларуси)[1].

Показано, что специфика НМК материалов, с точки зрения теории дефектов, состоит в том, что основные процессы, контролирующие их поведение и свойства, разворачиваются не в кристаллической решетке (зернах), как это происходит в обычных материалах, а на границах зерен. И основным типом дефектов в НМК материалах, определяющим характер протекания этих процессов являются не дислокации и вакансии (как в обычных материалах), а внутренние границы раздела. При этом ключевые особенности протекания зернограничных процессов обусловлены взаимодействием границ зерен с попадающими в них из решетки дислокациями и точечными дефектами.

Для описания особенностей структуры и свойств НМК материалов были разработаны теоретические модели, описывающие особенности процессов измельчения зеренной структуры металлов и сплавов при интенсивном пластическом деформировании, модели протекания диффузионно-контролируемых процессов возврата при нагреве НМК материалов, процессов ускорения зернограничной диффузии в условиях рекристаллизации и сверхпластической деформации НМК металлов и сплавов, модели процессов рекристаллизации и аномального роста зерен при отжиге, модели влияния легирующих элементов и частиц второй фазы на термостабильность структуры и свойств НМК металлов. При описании физико-механических свойств коллективом отдела были предложены теоретические модели расчета механических свойств НМК металлов при комнатной температуре, модель, описывающая эффект одновременного повышения прочности и пластичности в наноструктурированных металлах, модель одновременного повышения прочности и коррозионной стойкости в НМК сплавах, модель влияния размера зерна и структурного состояния границ зерен на сверхпластические характеристики НМК материалов и др. (См. список основных публикаций. Блок №3 и Блок №4).

В настоящее время Коллективом Отдела «Физики металлов» НИФТИ ННГУ проводятся исследования по разработке новых НМК металлов и сплавов с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами (См. список основных публикаций. Блок №5). Среди ключевых научно-технических результатов в области разработки и исследования НМК конструкционных материалов, полученных коллективом Отдела, можно выделить следующие.

 

Новые НМК алюминиевые сплавы с эффектом сверхпластичности для автомобильной и авиационной промышленности

При выполнении работ по гранту МНТЦ №1413 коллективом Отдела «Физики металлов» были разработаны НМК алюминиевые сплавы системы Al-Mg-Sc-Zr с рекордными характеристиками высокоскоростной сверхпластичности, существенно превосходящими аналогичные показатели всех современных сплавов-аналогов, получаемых коллективами отечественных и зарубежных ученых.

При выполнении работ по гранту МНТЦ №2809 коллективом Отдела «Физики металлов» были разработаны НМК высокопрочные жаростойкие сплавы системы Al-Si (силумины), в которых впервые в мире был реализован эффект сверхпластичности с рекордными значениями удлинения до разрушения, а использование технологии РКУП и специально разработанных режимов термомеханической обработки позволило одновременно повысить прочностные и пластические свойства НМК силуминов при комнатной температуре. Механические испытания НМК силуминов Al-12Si и Al-18Si при комнатной температуре показали, что на образцах наноструктурированных сплавов удлинение до разрыва составляет 20%, что в 4-5 раз выше значений, получаемых на литых образцах. Обнаружен эффект сверхпластичности в НМК-сплавах Al-12%Si и Al-18%Si: при температурах деформации в диапазоне 490-520°С получены высокие значения коэффициента скоростной чувствительности (порядка 0.7), низкие значения напряжения течения (менее 2 МПа) и рекордные значения удлинения до разрушения (более 750%).

 

НМК алюминиевые и магниевые сплавы с эффектом одновременного повышения прочности и пластичности для машиностроения

В ходе выполнения работ по заказу ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» (договора № KK1147F-2007 и KK1456F-2008) при финансовой поддержке со стороны ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» коллективом Отдела «Физики металлов» был получен НМК алюминиевый сплав системы Al-Mg-Mn с уникальными механическими свойствами при комнатной температуре (одновременно и прочность, и пластичность НМК сплава в два раза выше, чем аналогичные свойства крупнозернистого сплава) и рекордными характеристиками низкотемпературной сверхпластичности (оптимальная температура сверхпластичности 250 оС, при которой было обеспечено удлинение 320%, что в 6 раз превышает характеристики промышленного аналога – сплава АМг6).

В рамках проекта АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)» при поддержке ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод» коллективом Отдела «Физики металлов» НИФТИ ННГУ были разработаны и проведены исследования НМК магниевых сплавов систем Mg-Al (сплавы МА2-1, AZ91) и Mg-Zn (сплаы МА14, ZK60), обладающих одновременно повышенными прочностными и пластическими свойствами при комнатной температуре, а также рекордными характеристиками низкотемпературной сверхпластичности.

 

НМК титановые сплавы и аустенитные стали с эффектом одновременного повышения прочности и коррозионной стойкости для атомного машиностроения и ядерной энергетики

В ходе выполнения работ по заказу ОАО «ОКБМ Африкантов» при поддержке со стороны Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» были получены НМК титановые сплавы систем Ti-Al-V и Ti-Al-Zr, обладающие рекордными характеристиками прочности и коррозионной стойкости. Управление структурой сплава Ti-4Al-2V путем равноканального углового прессования позволило одновременно в 2 раза повысить и прочность сплава, и до 4 раз его стойкость к межкристаллитной горячесолевой коррозии. Показано, что повышение прочности обеспечивается за счет измельчения зеренной структуры, а повышение коррозионной стойкости связано с диффузионным перераспределением коррозионно-активных примесей на границах зерен.

Важно отметить, что комплексные исследования структуры и свойств НМК титановых сплавов продемонстрировали в них также возможность реализации эффекта сверхпластичности, что открывает возможность изготовления из них изделий сложной формы для ядерно-энергетических установок (теплообменников, радиаторных решеток, элементов трубных систем) методами сверхпластической формовки, а также возможность реализации эффекта одновременного повышения прочности и пластичности (в НМК титановом сплаве Ti-4Al-2V при комнатной температуре одновременно обеспечиваются значения предела прочности 1200 МПа и пластичность 47.5-50%).

Аналогичные результаты получены коллективом Отдела «Физики металлов» в НМК аустенитных сталях системы Fe-Cr-Ni (стали марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т и др.), широко используемым в ядерной энергетике, машиностроении и нефтехимической промышленности.

 

НМК высокопрочные медные сплавы для машиностроения и электротехники

В 2011-2012 г. в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» коллективом Отдела «Физики металлов» НИФТИ ННГУ были разработаны новые дисперсно-упрочняемые высокопрочные износостойкие НМК медные сплавы систем Cu-Cr и Cu-Cr-Zr для электроконтактных проводов высокоскоростных железнодорожных магистралей с повышенными эксплуатационными характеристиками (электропроводностью, длительной статической и динамической прочностью, износостойкостью, усталостной прочностью, сопротивлением ползучести при обвисе и обледенении, релаксационной стойкостью, определяющей сопротивление провисанию проводов).

 

НМК титан и циркониевые сплавы для биомедицинских приложений

Начиная с 2012 г. коллектив Отдела «Физики металлов» в рамках ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» реализует государственный контракт №12411.1008799.13.157 «Организация исследований, разработок и опытно-промышленного производства новых наноструктурированных материалов на основе титана и циркония для стоматологии, ортопедии и челюстно-лицевой хирургии».

В рамках данного проекта к 2014 г. на базе ННГУ должен быть проведен комплекс НИОКР, направленных на создание высокопрочных коррозионно-стойких изделий из НМК титана и циркония для зубных имплантатов и других биомедицинских приложений.



[1] Работы в области создания НМК материалов с использованием технологии РКУП проводятся в соответствии с Соглашением о научно-техническом сотрудничестве между НИФТИ ННГУ и Физико-техническим институтом Национальной Академии Наук Беларуси (ФТИ НАН Беларуси) от 29.10.2008 г. по направлению «Разработка и исследование объемных нано- и микрокристаллических материалов для машиностроения» и Соглашения о научно-техническом сотрудничестве между ННГУ и ФТИ НАН Беларуси от 23.01.2012 г. по направлению «Разработка, получение и исследование объемных нано- и микрокристаллических металлов и сплавов для машиностроения и медицины».

Начиная с 2011 г. данные работы также проводятся в рамках мероприятия 1.5 «Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы».