Направления исследований

  • Деформационное поведение
  • Дислокационные превращения и хрупкость
  • Теория пластической деформации интерметаллидов
  • Атомистическое моделирование структурных дефектов в металлах и сплавах
  • Диффузионные явления в неоднородных средах
  • Функциональные материалы

 

Деятельность лаборатории

Научная деятельность лаборатории сосредоточена на разработке и апробации способов формирования в различных материалах новых структурных состояний с последующим изучением структуры и физико-механических свойств образцов. Конечной целью научно-исследовательских работ лаборатории является создание материалов с высокими функциональными свойствами. За период с 2010 по 2015 гг. сотрудниками лаборатории прочности опубликовано более 50 статей и обзорных работ в отечественных и зарубежных научных журналах, получено 5 патентов РФ, оформлено 3 секрета производства (ноу-хау). Сотрудники лаборатории активно участвовали в выполнении исследований в рамках бюджетной темы «Деформация», а также проектов (РФФИ и РНФ) и хоздоговоров. В 2011 г. сотрудниками лаборатории Яковенковой Л.И. и Карькиной Л.Е. была издана монография «Моделирование атомной структуры дефектов в кристаллах». Доклады гнс Яковенковой Л.И. и мнс Новиковой О.С. на научных сессиях Института были признаны лучшими работами 2009 и 2012 годов, соответственно. За успешное выполнение научных исследований, в 2013 г. Новиковой О.С. присуждена стипендия Губернатора Свердловской области для аспирантов и студентов; а в 2015 г. - премия имени академика В.Д. Садовского. В 2012 г снс лаборатории Казанцева Н.В. защитила диссертацию доктора физико-математических наук; в 2015 г. кандидатами физико-математических наук стали сразу два молодых сотрудника лаборатории: Новикова О.С. и Петрик М.В.

 

Основные результаты, полученные в лаборатории

  • Разработана технология поперечного выдавливания тонких пластин из магния при комнатной температуре (получен патент РФ).
  • Предложен и отработан метод получения изделий в виде дисков путем прессования квадратных заготовок (оформлен патент РФ).
  • Продемонстрирована возможность холодной гидроэкструзии магния с использованием саморазрушающейся оболочки (технология и материал оболочки оформлены как секрет производства ИФМ УрО РАН).
  • Разработана методика осадки цилиндрических заготовок из магниевых сплавов в металлической обойме (получен патент РФ).
  • Экспериментально зафиксирован аномальный эффект повышения прочностных и пластических свойств после низкотемпературных отжигов сильно деформированных образцов магния.
  • В эквиатомном сплаве медь-палладий впервые сформировано практически однофазное, упорядоченное по типу В2 состояние с высокой степенью атомного дальнего порядка (η≈0,97) и чрезвычайно низким электрическим сопротивлением (ρ=5,48x10-8 Ом м). Показано, что границы существования однофазной В2-структуры и двухфазной (А1+В2) области пролегают в области более высокого содержания палладия, чем на общепринятой фазовой диаграмме Cu-Pd.
  • Развит оригинальный подход к решению задачи зернограничной диффузии атомов в наноструктурных и СМК материалах, получаемых путем интенсивной пластической деформации, и характеризующихся, вследствие этого, неравновесной структурой границ зерен; рассмотрено приложение этой теории к обработке диффузионных данных по послойному анализу.
  • На основе атомистического моделирования структуры ядра сверхдислокаций в плоскостях базиса, призмы и пирамиды в интерметаллиде Ti3Al предложена модель ориентационной и температурной зависимости предела текучести; модель зарождения и распространения микротрещин сдвигового типа в плоскости базиса; изучен механизм образования микротрещин при дислокационных взаимодействиях сверхдислокаций.
  • Описаны возможные типы скольжения полных и частичных дислокаций на основе атомистического моделирования стабильных и нестабильных дефектов упаковки во всех наиболее плотно упакованных плоскостях цементита; объяснено деформационное поведение цементита в зернистом перлите; рассмотрены возможные дислокационные реакции на межфазной границе Fe/Fe3C, обеспечивающие передачу деформации в двухфазном тонкопластинчатом перлите.

 

Результаты фундаментальных исследований изложены в монографиях

  • Б.А. Гринберг, М.А. Иванов / Интерметаллиды Ni3Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение. – Екатеринбург: УрО РАН, 2002. – 360 с.
  • В.Н. Хачин, В.Г. Пушин, В.В. Кондратьев / Никелид титана: Структура и свойства.  - М.: Наука, 1992. – 161 с.
  • В.Г. Пушин, В.В. Кондратьев, В.Г. Хачин / Предпереходные явления и мартенситные превращения. – Екатеринбург: УрО РАН, 1998. – 368 с.
  • Н.И. Тимофеев, В.К. Руденко, В.В. Кондратьев, А.В. Гапонцев, А.Г. Обухов, А.Н. Волошинский / Явления переноса в металлах и сплавах. – Екатеринбург: УрГУПС, 2002. – 290 с.
  • Л.И. Яковенкова, Л.Е. Карькина / Структура ядра дислокаций и деформационное поведение монокристаллического Ti3Al. – Екатеринбург: УрО РАН, 2008. – 196 с.

 

Результаты исследования пластической деформации и дислокационной структуры интерметаллидов вошли в коллективные монографии

  • B.A. Greenberg, V.V. Rybin, O.V. Antonova / Microstructure of bimetallic joint of titanium and orthorhombic titanium aluminide (explosion welding), Ch 7.3, pp. 533-543, in monograph “Severe Plastic Deformation: Toward Bulk Production of Nanostructured Materials ”, Editor: Altan Burhanettin, Nova Science Publishers, Inc., New-York, 2006.
  • B.A. Greenberg, N.V. Kazantseva, V.P. Pilugin, E.V. Shorokhov / Phase Transformation In Intermetallics Induced By Shock-Wave Loading, Ch. 2.4, pp. 167-180, in monograph “Severe Plastic Deformation: Toward Bulk Production of Nanostructured Materials ”, Editor: Altan Burhanettin, Nova Science Publishers, Inc., New-York, 2006.
  • B.A. Greenberg, N.V. Kazantseva, A.E. Volkov, Yu.N. Akshentsev / Influence of the crystallization conditions on the microstructure and mechanical properties of TiAl- and Ti3Al-based alloys, pp. 265-270 in monograph “Continous Casting”, Editor: H.R. Müller, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, Germany, 2005.
  • Б.А. Гринберг, М.А. Иванов, О.В. Антонова, А.М. Пацелов, А.В. Плотников. Термоактивированные превращения сверхдислокаций в интерметаллидах при нулевом внешнем напряжении, глава 14, с. 263-280 в монографии под общей редакцией А.И. Потекаева «Особенности структуры и свойств перспективных материалов», Томск: Изд-во НТЛ, 2006.
  • Б.А. Гринберг, М.А. Иванов, О.В. Антонова, А.М. Пацелов, Н.А. Кругликов, А.В. Плотников, Ю.П. Кадникова / Многодолинный потенциальный рельеф дислокации в интерметаллидах: переходы между долинами, глава 8, с. 193-208 в монографии под общей редакцией А.И. Потекаева «Эволюция структуры и свойства металлических материалов», Томск: Изд-во НТЛ, 2007.

Результаты фундаментальных исследований интерметаллидов составляют основу для решения прикладных задач: плакирование титана алюминидами титана; разработка композитов, включающих интерметаллические слои; получение геттеров на основе орторомбических алюминидов титана. Эти задачи выполняются в рамках:

  • федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» на 2007-2011 годы;
  • федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»;
  • госконтракта № ОВ/07/457/НТБ/К;
  • госконтракта № 02.523.12.3021.

 

Диссертации доктора наук сотрудников лаборатории  теории прочности

  • В. В. Кондратьев «Устойчивость дисперсных гетерофазных структур при фазовых превращениях» (1994).
  • Л. И. Яковенкова «Моделирование дефектов, дислокационные превращения в ГЦК металлах и упорядоченных сплавах» (1994).
  • Ю.Н. Горностырев «Высокопрочные состояния и особенности микроструктуры в переходных металлах и сплавах» (1996).
  • Л.Е. Карькина «Дислокационная структура и механизмы пластической деформации алюминидов титана» (1999).
  • Н.В. Казанцева «Фазовые превращения и свойства орторомбических алюминидов титана» (2012).

 

Диссертации кандидата наук сотрудников лаборатории лаборатории теории прочности

  • В.Н. Инденбаум «Теоретический анализ некоторых высокопрочных состояний упорядоченных сплавов и интерметаллидов» (1989).
  • М.В. Пономарев «Эволюция дислокационной структуры интерметаллида TiAl с температурой» (1991).
  • Ю.Ф. Шаманаев «Псевдопотенциалы и моделирование дефентов в иридии» (1996).
  • Е.В. Панова «Микроструктура и температурная аномалия деформирующего напряжения интерметаллида Ti3Al» (1997).
  • А.В. Немченко «Деформационное поведение, эволюция микроструктуры и фазовые превращения в интерметаллиде Ni3A при различных режимах нагружения» (2002).
  • Н.А. Кругликов «Композитоподобное поведение сплавов, упорядоченных после сильной пластической деформации» (2002).
  • Ю.М. Устюгов «Кинетические закономерности эволюциигетерофазных структур стареющих сплавов на несационарных стадиях коалесценции» (2002).
  • А.В. Гапонцев «Анализ процессов диффузии водорода в металлах и сплавах с кристаллическим беспорядком» (2003).
  • М.Я. Рабовская «Структура ядра сверхдислокаций и особенности деформационного поведения Ti3Al» (2003).
  • А.Г. Кесарев «Аномальная диффузия и диффузионные превращения в наноструктурных твердых растворах в условиях интенсивной пластической деформации» (2004).
  • О.С. Новикова «Кинетика А1-В2 фазовых превращений в сплавах медь-палладий вблизи эквиатомного состава» (2015).
  • М.В. Петрик «Первопринципные расчеты ближнего порядка и структурного состояния в ОЦК сплавах железа с 3р- и 4р-элементами» (2015).