21.01. Лабораторія фізики та технології обробки матеріалів концентрованими потоками енергії

Завідувач лабораторії

Литвин Роман Валерійович

кандидат технічних наук
r.lytvyn@ipms.kyiv.ua
+380(44)205-79-28

Основні напрямки наукової діяльності

З"ясування закономірностей проходження струму різного гармонійного складу через дисперсні або суцільні матеріали.
Вирішення науково-технічних проблем по створенню нових матеріалів методом іскро-плазмового спікання.
Розробка захисних зносостійких електроіскрових покриттів, електродних матеріалів для них та технологічних режимів іскрового зміцнення.

Найкращі результати

2016 рік

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЙ І МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ЕЛЕКТРОІСКРОВОГО НАНЕСЕННЯ ПОКРИТТІВ З МЕТОЮ ПІДВИЩЕННЯ ТЕРМІНУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ І НАДІЙНОСТІ ДЕТАЛЕЙ ТЕХНОЛОГІЧНОГО І ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ТА ІНСТРУМЕНТІВ

У рамках виконання проекту Р8.1 програми “РЕСУРС-2” виготовлено та розроблено нові електродні композиційні матеріали на основі сплавів Fe-Ni-Cr, Ni-Mn та карбідів ТіС, WC, Мо₂С, Сr₃C₂, які використані для відновлення розмірів і властивостей металевих поверхонь, проведено дослідно-промислову апробацію розроблених матеріалів і технології електроіскрового легування на підприємствах: “Товариство вирішення інженерних задач” (ТРІЗ) (м. Суми), Укрметалургремонт (м. Кам´янське), АТ “Сумське машинобудівне науково-виробниче об´єднання”. Проведені дослідження і практичний досвід показав, що впровадження технології електроіскрової обробки і нових електродних матеріалів в 1,5-2,5 рази збільшує стійкість деталей і інструментів і суттєво зменшує витрати, пов´ язані з ремонтом устаткування. (О.В. Паустовський, Ю.Г. Ткаченко, Т.В. Курінна, В.Г. Христов).

РОЗРОБКА ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ОСНОВ ПРОЦЕСІВ КОНСОЛІДАЦІЇ ТА СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ ВИСОКОЗНОСОСТІЙКИХ МЕТАЛОМАТРИЧНИХ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ СПЛАВІВ ЗАЛІЗА, АЛЮМІНІЮ ТА ТИТАНУ З ВИСОКОМОДУЛЬНИМИ НАПОВНЮВАЧАМИ

Запропоновано до застосування припої на основі хімічної сполуки Cu₃P в ланці технологічного ланцюга при отриманні нероз´ємного з´єднання, бо на сьогодення є нагальна потреба заміни багатьох дорогих припоїв дешевими і одночасно висувається ряд додаткових вимог до витратних матеріалів.

Пайку деталі із твердого сплаву і нержавіючої сталі (ВК-З та сталь 12Х18Н10Т) проводили при використанні установки Струм-902 для 1-го та 2-х шарів припою і флюсом-209 при загальному часі обробки у 60 с і струмові до 2 кА.

Визначена зміна мікротвердості твердого сплаву ВК3 на відстані 150 мкм від паяного шва, що пов´язано із зменшенням кількості карбідної складової (зневуглецювання) і варіюється в межах 1200-1550-1100 НV (по Вікерсу). Мікротвердість нержавіючої сталі 12Х18Н10Т не змінюється, а варіюється в межах довірчого інтервалу 3,48-10,27 НV (по Вікерсу).

Результат дослідження дозволяє розробити технологію з´єднання композиційних матеріалів із підкладкою з чавунів, сталей та кольорових металів, а також антифрикційних та фрикційних покриттів матеріалів за допомогою припоїв на мідній основі.

З метою якісної оцінки ходу процесу консолідації дисперсного тіла під дією електричного розряду та механічного навантаження були проведені дослідження по виділенню фактично радіоелектричних сигналів, які повинні генеруватися в сигналі електричного струму, що проходить крізь об´єкт спікання, як післядія потужного електро-механічного навантаження.

Грунтуючись на відомостях, що електричні розряди, які виникають під час процесу консолідації дисперсного тіла повинні бути досить короткочасними, було виготовлено два тороїдальних трансформатора струму із високочастотними (≥10 МГц) характеристиками та індуктивністю обмоток 10 і 0,8 мкГц (175 та 31 виток відповідно). Під час спікання дисперсного тіла із вмістом діелектричних матеріалів, яке поміщено у графітову матрицю, були помічені на фоні сигналу струму спікання променевої смуги (частоти) спалахи сигналів (форма окреслення сигналу на екрані осцилографа) від розрядів амплітудою 10-15 мВ. Порядок (рівень) сигналу фронту мав час наростання у декілька кілогерц. Спостерігалося 2 дискретних смуги сигналів тривалістю менше 0,5 с впродовж часу спікання у 5 с.

Під час проведення експериментів досягнута принципова можливість реєстрації електророзрядних процесів при консолідації дисперсного тіла шляхом пошуку кореляції між радіоелектронними сигналами і слідами ерозії на фрактограмах чи шліфах спечених компактів. (О.І. Райченко, О.В. Дерев´ янко, Т.І. Істоміна, О.В. Кушнір, Л.І. Черненко)

ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВІДОБРАЖЕННЯ У ФІЗИЧНИХ ПОЛЯХ ПРОЦЕСІВ КОНТАКТОУТВОРЕННЯ В БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ПОРОШКОВИХ І КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛАХ ДЛЯ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

В роботі проводилося виявлення механізму дії сумісного сигналу кріомагнетизму на мікроорганізми, що служать моделями пухлинних клітин в хворих організмах (людини або тварини). У якості доданого сигналу використано замість ультразвуку магнетизм, і в результаті одержано девіталізацію (повне знищення) моделі пухлинної клітини – мікроорганізму Bacillus cereus. Те, що нами спостерігалося у якості емпіричної події, зараз піддано аналізу, що дозволило встановити механізм знищення мікроорганізму. Зниження температури водної суспензії з названими мікроорганізмами до -30°С перетворює її на суцільний лід. Цей об´єкт являє собою полікристал, в якому є звичні для полікристалів дефекти: вакансії, міжвузля, дислокації. Завдяки останнім, відбувається зісковзання вздовж базисних площин і виникає пластична деформація під впливом малої сили. За фізичною ознакою лід є напівпровідником. В інфрачервоній та ультрафіолетовій областях спектру коефіцієнт поглинання льоду має велике значення. У льодовому середовищі відбувається дискретна електромагнітна емісія, обумовлена стрибкоподібною пластичною деформацією та руйнуванням льодових кристалічних зерен. Мезоскопічні події структурної релаксації пов´ язані з виникненням безлічі локальних сил Лоренца та взаємодією між собою. Вони народжувалися, коли на електричні струми натрапляло магнітне поле : J ^→x B ^→ ( J ^→ – густина струму, B ^→ - магнітна індукція). Динаміка дислокаційних скупчень та тріщин може доводити до повного зруйнування (знищення) мікроорганізмів, що «вмерзли» в лід. В розробленій структурі обробки мікроорганізмів магнітне поле виконує функцію тригера, тобто пускового механізму. Означена спільна обробка має характер синергетичного процесу. (О.І. Райченко, Олена В. Дерев´ янко, Л.І. Черненко)

Публікації у закордонних виданнях

1. A. V. Paustovskii, Yu. G. Tkachenko(21), V. G. Khristov, R. A. Alfintseva, and D. Z. Yurchenko(21). Materials for the Electrospark Strengthening and Reconditioning of Worn Metal Surfaces // Surface Engineering and Applied Electrochemistry.– 2016.– 52, No. 1.– РР. 14-22.

Опубліковані тези

1. Радченко А. К.(10), Деревянко А. В. Свойства припоя на основе Cu3P, полученного методом прокатки из порошка // Тезисы докладов 9й Международной конференции “Материалы и покрытия в экстремальных условиях” (МЕЕ-2016), август 2016, Киев, Украина.– С. 50
2. Паустовский А. В., Рудь Б. М.(7), Шелудько В. Е., Тельников Е. Я.(7), Шелудько Е. В.(ИБОНХ НАН Украины), Богомолов Ю. И.(ИБОНХ НАН Украины) Твёрдые смазочные покрытия для работы в экстремальных условиях // Там же.– С. 72.
3. Гончар А. Г.(7), Шелудько В. Е., Кременицкий В. В.(ТЦ НАН Украины), Симан Н. И.(7), Фиялка Л. И.(7) Температурные зависимости электросопротивления пленок на основе SnO2 и Sn0,97Sb0,03O2 // Там же.– С. 73.
4. Паустовский А. В., Ткаченко Ю. Г.(21), Куринная Т. В., Губин Ю. В., Христов В. Г. Материалы и технологии электроэрозионного восстановления изношенных деталей // Там же.– С. 95.