Достигнутые результаты

По направлению «Оптимизация режима сварки» была разработана математическая модель расчета режима многодуговой сварки от 2-х до 5-ти дуг, что позволяет, отказаться от эмпирического подхода и множества дорогостоящих экспериментов. Методика не имеет аналогов в России и за рубежом. Планируется внедрение методики на ОАО «ЧТПЗ». Проведены эксперименты на Gleeble System 3800. Полученные данные являются основой для создания нового теоретического подхода к расчету вероятности образования трещин в крупных стальных отливках и сварных соединениях.

По направлению «Разработка новых способов противофлокенной обработки поковок и устранение водородного охрупчивания сталей» в отчетном периоде 2014 г. продолжено первопринципное моделирование взаимодействия атомов водорода с межфазными границами. На специально сконструированной установке совместно с ОАО «ЧМК» изучена кинетика выделения водорода из предварительно наводороженных образцов стали 40ХГМ. Был разработан метод расчёта остаточных напряжений при охлаждении стальных поковок с учётом эффектов релаксации для оценки их влияния на образование флокенов. Экспериментально изучена ползучесть среднеуглеродистой легированной стали, используемой для изготовления крупных поковок, и на основании полученных данных построена эмпирическая функциональная зависимость деформации ползучести от температуры и времени.

По направлению «Разработка состава высокопрочных сталей нового поколения для магистральных газопроводов» были определены факторы, влияющие на склонность к деформационному старению сталей с феррито-бейнитной структурой. Экспериментально изучено изменение механических свойств при растяжении и ударной вязкости промышленной трубной стали 06Г2ФБ с феррито-бейнитной структурой в ходе старения при 250 °C. Созданы рекомендации по использованию труб из сталей с феррито-бейнитной структурой в различных условиях эксплуатации.

По направлению «Исследование и моделирование кинетики фазовых превращений в сплавах железа с целью оптимизации их составов и режимов термической обработки» были произведены теоретические разработки: продолжены работы по первопринципному моделированию состояния и поведения атомов примесей внедрения (углерода и азота) в твёрдых растворах на основе железа — совместно с кафедрой общей и теоретической физики. Проведены эксперименты: исследовано сопротивление деформации центробежнолитой трубной заготовки из аустенитной стали типа 08Х18Н10Т в условиях горячей осадки на исследовательском комплексе Gleeble 3800.

По направлению «Создание композиционных материалов с повышенными механическими свойствами» были определены предельные концентрации вводимых частиц в отливки при которых возможно получение высоко-износостойких отливок. Проведены эксперименты: внедрение дисперсных частиц карбидов вольфрама, титана, и также оксидов иттрия в газифицированные модели в различных концентрациях, а также при получении центробежно-литых заготовок.

По направлению «Формирование термохимически устойчивых систем при литье тугоплавких и химически активных сплавов»были произведены теоретические разработки: рассчитаны нестационарные температурные поля в системе «металл-форма», изучены кинетические и термодинамические закономерности поведения компонентов литейных форм, тиглей, сплавов в условиях вакуума и защитных атмосфер, исследован механизм их взаимодействия, рассчитаны свойства защитных атмосфер из инертных газов. Проведены эксперименты: исследованы процессы формообразования для литья интерметаллидных титан-алюминиевых сплавов на установке "Titancast" c применением комплекта оборудования для определения свойств сыпучих материалов и пористых тел и программно-технического комплекса для изготовления сложнопрофильных отливок с использованием СКМ ЛП "Procast".

По направлению «Сорбционные технологии для ликвидации последствий техногенных катастроф» разработан состав и технология изготовления фотокатализатора на основе инертного носителя с регулируемой плотностью и привитых на его поверхности активных фотокаталитических наноцентров. Фотокатализатор предназначен для использования при ликвидации разливов нефтепродуктов в природной среде и очистки загрязненных тяжелыми металлами водоемах. Разработана теоретическая модель функционирования композиционных сорбционно-фотокаталитических систем в режиме саморегулирования.

По направлению «Получение функциональных монокристаллических материалов» в отчетный период были выращены образцы монокристаллов гексаферрита бария, легированного Al, Ti, Co, Ni, Zn, Cu, W, Cr, Si, Mn. Изучены состав, структура и свойства выращенных образцов.

По направлению «Развитие и совершенствование технологии металлотермического восстановления тугоплавких металлов»  ведутся работы по получению феррониобия. Создана оригинальная инновационная конструкция печи, позволяющая отводить выделяющиеся при кристаллизации газы, ликвидировать выбросы металла и шлака, повысить выход годного до 95-98%. В перспективе – развитие вакуумирования процесса металлотермии.

По направлению «Термодинамика процессов легирования, рафинирования и модифицирования стали щелочно-земельными и редкоземельными металлами» развитие получили методы термодинамического анализа процессов раскисления, десульфурации, модифицирования стали щелочноземельными металлами, включая барий, и РЗМ. Создана система анализа фазовых равновесий для условий проведения рафинирования цветных металлов. Эти работы носят совершенно оригинальный характер, не имеющий аналогов в мировой научной литературе. В ближайшее время будет рассмотрены влияние отдельных РЗМ на свойства и установлено их влияние на свойства матрицы. По материалам работы издана монография в издательском доме МИСИС.

По направлению «Создание конструкционных материалов с повышенной обрабатываемостью»,  что достигается за счет введения в металлы на стадии разливки таких элементов как висмут и олово, заменяющие традиционно используемый свинец, запущена в эксплуатацию печь высокого давления, позволяющая вести плавку металла с контролируемой атмосфере при задаваемом давлении; проведена серия экспериментов по получению новых материалов при помощи закупленного и установленного плавильного оборудования; начаты  исследования полученного материала с повышенной обрабатываемостью.

По направлению «Исследование процессов горячей деформации трубных сталей» выполнено физическое моделирование процессов горячей деформации сталей 20Х13, 15Х13Н2 и 04Ч13Н4М2, используемых для производства бесшовных труб; проведены микроструктурные исследования и определены условия протекания динамической и статической рекристаллизации в исследуемых сталях.

По направлению «Изучение деформационного поведения жаропрочных хромоникелевых сплавов в условиях горячей деформации» проведено экспериментальное изучение деформационных характеристик жаропрочных хромоникелевых сплавов ХН78Т, ХН60ВТ, ХН35В3ФТ в условиях горячей деформации одноосной осадкой и растяжением; оценены энергии активации процессов, контролирующих горячую деформацию исследуемого сплава; получены аналитические выражения для пиковых и установившихся напряжений деформирования в виде функций параметров Зинера-Холломона

По направлению «Изучение кинетики фазовых превращений в сталях в условиях непрерывного охлаждения» построены термокинетические диаграммы распада аустенита в зоне термического влияния малоуглеродистых трубных сталей; построены термокинетические диаграммы распада аустенита высокоуглеродистых рельсовых сталей. За 2014 год выполнялись работы в рамках хозяйственных договоров с ОАО «Мечел», ОАО «ЧТПЗ», ОАО «РосНИТИ», ОАО «Композит», ОАО «Трубодеталь». Опубликованы две статьи, подготовлены к печати четыре научных работы.

По направлению «Термодинамический анализ фазовых равновесий, реализующихся в системах «жидкий металл-сопряженные вещества», являющихся основой перспективных технологий» разработаны адаптированные методики термодинамического анализа фазовых равновесий, реализующихся в ходе процессов образования различных неорганических соединений в металлических расплавах сложного состава.

По направлению «Анализ фазовых равновесий в многокомпонентных системах, сопряженных с металлическими расплавами»впервые получены экспериментальные по равновесным составам сопряженных фаз, диаграммы систем Cu-S-Me (где Me – Ni, Zn, Fe), Pb-Te-Na, Pb-R-O (где R – As, Sb, Zn, Ca, Mg), Cu-Zr-O, Cu-Zn-Sn-Pb-P-O.

Направление «Разработка ресурсосберегающих технологий вяжущих, клеев и ячеистых жаростойких бетонов на основе высокоглиноземистых промышленных отходов»: исследовано совместное влияние добавок указанных шлаков и суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов (Melflux 1641, 2641, 2651, PP200) на особенности гидратации вяжущего, а также на его основные свойства. Установлено, что обеспечивается эффективное замедление схватывания вяжущего с сохранением высоких прочностных и огнеупорных свойств. Разработаны огнеупорные шлаковые вяжущие с пределом прочности при сжатии 30-50 МПа в 7 сут возрасте, с огнеупорностью 1500-1650С. 

Лаборатории мирового уровня ПНР-2