МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
НАЗВАНИЕ НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ:
Теория и технология получения механически легированных композиционных материалов
ОСНОВАТЕЛЬ
д.т.н., проф. Ловшенко Ф.Г.
НАУЧНЫЕ СОТРУДНИКИ
д.т.н., проф. Ловшенко Ф.Г.,
д.т.н., проф. Ловшенко Г.Ф. (БНТУ),
к.т.н., доц. Высоцкий В. Т.,
к.т.н., доц. Хабибуллин А. И.,
к.т.н., доц. Шеменков В. М.,
к.т.н., доц. Якубович Д.И.
ст препод. Лозиков И. А.,
ассистент Федосенко А. С.,
инженер 1 кат. Голуб Н. В.,
мастер производственного обучения Старовойтов А. М.,
начальник ПИО Кошелева В. И.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
- исследование закономерностей изменения морфологии частиц при обработке шихты в механореакторе, механизм формирования гранулированных композиций и основные процессы фазо- и структуро-образования при механическом легировании;
- исследование закономерностей влияния деформационного и теплового факторов на процесс реакционного механического легирования и их роль в механически активируемом неравновесном диффузионном массопереносе в гетерогенных реакциях;
- исследование закономерностей и механизмов механически активируемого формирования твердых растворов и протекания окислительно-восстановительных превращений;
- исследование закономерностей з и механизмов механически активируемых структурных превращений;
- определение критериев выбора легирующих компонентов; базовые композиции и экспериментальная проверка достоверности установленных закономерностей и механизмов протекания механически активируемых фазовых и структурных превращений;
- исследование закономерностей формирования фазового состава, структуры и свойств материалов при отжиге и горячем прессовании механически легированных композиций;
- исследование влияния термодинамического фактора и характера взаимодействия между компонентами на фазовый состав структуру и свойства материалов на основных этапах их получения;
- перспективные системы на основе меди, алюминия, железа и никеля для производства механически легированных дисперсно-упрочненных жаропрочных материалов; изготовление опытных, мелко- и средне серийных партий изделий и проведение производственных испытаний.
ИСТОРИЯ НАПРАВЛЕНИЯ
Научная школа начала формироваться на кафедре «Технологии металлов» в 80-х годах прошлого века. Инициатором ее создания являлся кандидат технических наук, доцент Ловшенко Ф. Г., организовавшего коллектив, состоящий из преподавателей, сотрудников и студентов. Основным направлением деятельности научной школы - разработка теории и технологии получения композиционных дисперсно-упрочненных высокопрочных металлических материалов различного функционального назначения. Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в 80-х годах, показали, что для решения данной задачи перспективной является технология, основанная на находящемся на стадии становления методе реакционного механического легирования. Он заключается в обработке реакционно способной порошковой шихты определенного состава в энергонапряженных аппаратах – механореакторах, в процессе которой имеют место механически активируемые структурные и фазовые превращения, формирующие гранулированные композиции с высокоразвитой поверхностью границ зерен и субзерен, стабилизированной наноразмерными включениями термодинамически стойких упрочняющих фаз. Переработка их в полуфабрикаты и изделия осуществляется известными методами порошковой металлургии.
В последних два десятилетия основной целью работы является установление закономерностей формирования фазового состава, структуры и свойств механически легированных композиционных жаропрочных материалов на основе алюминия, меди, железа, никеля на всех технологических этапах их производства, как основа надежной научной базы для создания технологий их получения и переработки в изделия. Установлено, что при оптимальных условиях реализации технология обеспечивает получение наноструктурных дисперсно-упрочненных материалов, которые по прочности в широком интервале температур, верхнее значение которых достигает 0,9 температуры плавления основы, в 1,3 – 1,5 раза превосходят аналоги. Разработанные импортозамещающие материалы и изделия из них являются конкурентно способными по цене и в 2,0 – 3,5 раза превосходят серийно выпускаемые по стойкости.
В последние 5 лет получает интенсивное развитие направление, целью которого является создание теории и технологии повышение стойкости изделий путем модифицирования их поверхности низкоэнергетическим тлеющим разрядом.
Научно-исследовательские работы выполняются в рамках государственных научных программ и по хозяйственным договорам с заказчиками. За последние 15 лет по финансируемым программам материаловедческого направления выполнено 18 НИР и около 100 договоров с предприятиями и организациями как Республики Беларусь, так и со странами ближнего и дальнего зарубежья.
По результатам исследований защищены две докторских, четыре кандидатские и подготовлены к защите две кандидатские диссертации. Основные результаты исследований опубликованы в 14 монографиях и более чем в 150 статьях. Получено 24 патента на изобретения
Одним из важных направлений деятельности научного коллектива является создание современной научно-технической базы для проведения НИР и внедрения ее результатов в производство. В последнее десятилетие в рамках центра коллективного пользования создана и успешно функционирует лаборатория «Материаловедения», оснащенная современными комплексами оптической и электронной микроскопии, имеющими программное обеспечение компьютерной обработки результатов; необходимым оборудованием и приборами для исследования основных физико-механических свойств материалов.
Разработан, спроектирован и изготовлен комплекс специального оборудования, обеспечивающий мелко- среднесерийную реализацию полного технологического цикла со следующими основными этапами: получение механически легированных наноструктурных дисперсно-упрочненных гранулированных композиций, производство материалов с необходимыми физико-механическими свойствами и изделий из них. Комплекс включает уникальные механореакторы лабораторного и промышленного типа, комплекты специальной инструментальной оснастки для горячего прессования, полуфабрикатов необходимого профиля и переработки их в изделия; оборудование для газотермического (плазменного) напыления покрытий, а также модифицирования поверхности изделий тлеющим разрядом.
Результаты исследования, выполненные научным коллективом, явились основой для создания на базе кафедры «Технология металлов» Белорусско-Российского университета двух малотоннажных инновационных предприятий по производству импортозамещающих материалов и изделий них различного функционального назначения, превосходящих в 1,5–3,0 раза по стойкости аналоги при примерно равной с ними стоимости, Общий объем реализованной за 15 лет научно-технической продукции, с использованием результатов диссертационной работы, составляет около 1 000 000 (одного миллиона) дол США.
Разработанные технологии получения и составы наноструктурных механически легированных дисперсно-упрочненных материалов на основе алюминия, меди, железа, никеля и изделия из них за последние 10 лет экспонировались более чем на 100 престижных международных выставках и форумах (Германия, Польша, Южная Корея, Китай, ОАЭ, Вьетнам, Египет, Сирия, Иран, Индия, Венесуэла, Россия, Украина, Беларусь, Литва, Латвия, Туркменистан, Азейбарджан, Казахстан и др.) и отмечены многочисленными (более 50) дипломами и грамотами. Научно-технические разработки в области создания новых материалов и изделий из них неоднократно участвовали в международных конкурсах инновационных проектов. Наиболее престижными из них являются: Московский международный салон инноваций и инвестиций; Петербургская международная выставка и ярмарка «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции». По результатам участия в которых разработки награждены пятью серебряными и шестью золотыми медалями с правом их размещения на товарной продукции.
ЦЕНТРЫ И ЛАБОРАТОРИИ
- Лаборатория «Материаловедения» Центра коллективного пользования.
- Лаборатория исследования износостойкости.
- Лаборатория порошковой металлургии.
- Малотонажное инновационное предприятие с опытным производством по изготовлению механически легированных композиционных материалов на основе металлов и высокостойких изделий из них.
- Малотонажное инновационное предприятие с опытным производством по производству порошков для газотермического напыления и получения износостойких покрытий из них.
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
- Витязь, П. А. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди: монография / П. А. Витязь, Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. - Мн.: Бел. нав., 1998. – 351 с.
- Ловшенко, Ф. Г. Композиционные порошки для производства специальных жаропрочных материалов : В кн.: "40 лет порошковой металлургии в Республике Беларусь": монография / Ф. Г. Ловшенко. - Минск: ГНПО порошковой металлургии, 2000. - С. 30-62
- Новые ресурсосберегающие технологии и компазиционные материалы : монография / Ф. Г. Ловшенко [и др.]. - М. : Энергоатомиздат ; Гомель : БелГУТ, 2004. – 520 с.
- Ловшенко Г. Ф.Теоретические и технологические аспекты создания наноструктурных механически легированных материалов на основе металлов: монография / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко. – Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2005. 276 с
- . Нанокомпозиционные машиностроительные материалы: опыт разработки и применения : монография / С. В. Авдейчик [и др.] ; С. В. Авдейчик, Г. А. Костюкович, В. И. Кравченко, Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, Ф. И. Пантелеенко, А. В. Рогачев, В. А. Струк, Э. И. Точицкий. - Гродно : ГрГУ, 2006. - 403с.
- Трибохимические технологии функциональных композиционных материалов : монография: в 2-х ч. Ч. 1 / С. В. Авдейчик [и др.] ; под ред. В. А. Струка, Ф. Г. Ловшенко. - Гродно: Гродненский государственный аграрный университет, 2007. - 320 с.
- Трибохимические технологии функциональных композиционных материалов: монография в 2-х ч. Ч. 2 / С. В. Авдейчик [и др.] ; под ред. В. А. Струка, Ф. Г. Ловшенко. - Гродно : Гродненский государственный аграрный университет, 2008. - 399 с.
- Ловшенко, Г. Ф.Наноструктурные механически легированные материалы на основе металлов : монография / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко, Б. Б. Хина ; под ред. Ф. Г. Ловшенко. – Могилев: Белорус.- Рос. ун-т, 2008. - 679 с. : ил.
- Актуальные проблемы прочности: монография / В. П. Алехин [и др.] ; под ред. В. В. Клубовича. - Витебск : УО "ВГТУ", 2010. - 435 с.
- Витязь, П. А. 50 лет порошковой металлургии Беларуси. История, достижения,перспективы : монография / П. А. Витязь, Ф. Г. Ловшенко, Ловшенко, Г. Ф. [ и др.] ; под ред. А. Ф. Ильющенко [ и др.]. - Мн. : ГНПО порошковой металлургии, 2010. - 632 c.
- Mass Transfer in Multiphase Systems and its Applications: монография / G. Lovshenko [and oth.]; edited by Mochamed El-Amin. – InTech, 2011. - P. 793.
- Ловшенко, Ф. Г. Перспективные технологии: монография / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко ; под ред. В. В. Клубовича. - Витебск: УО "ВГТУ", 2011. - 599с.
- Ловшенко, Ф. Г. Перспективные технологии: монография / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко ; под ред. В. В. Клубовича. - Витебск: УО "ВГТУ", 2011. - 599с.
- Ловшенко, Ф. Г. Композиционные наноструктурные механически легированные порошки для газотермических покрытий: монография / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. - Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2012. - 216 с.
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КОММЕРЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ:
Основные научные результаты:
Созданы основы теории и технологии получения механически легированных наноструктурных композиционных дисперсно-упрочненных высокопрочных материалов для работы в жестких температурно-силовых условиях.
Установлены закономерности и механизмы формирования фазового состава, структуры и свойств в базовых системахмеди, алюминия, железа, никеля, являющиеся основой для разработки составов и технологий производства перспективных жаропрочных материалов и покрытий, которые по характеристикам прочности и стойкости в 1,3-1,5 раза превосходят аналоги.
Для реализации технологии в условиях мелко- и среднесерийного производства разработаны уникальное оборудование и инструментальная оснастка и создано два малотоннажных инновационных наукоемких предприятия по выпуску импортозамещающих наноструктурных порошков и изделий из них.
Наиболее значимые внедренные разработки:
На двух созданных в Белорусско-Российском университете малотоннажных инновационных наукоемких предприятия по выпуску импортозамещающих наноструктурных порошков и изделий из них по заказам предприятий Беларуси, а также стран ближнего и дальнего зарубежья по разработкам ученых школы выпущено и реализовано продукции на сумму более 1 млн. долларов США.
Результаты научных исследований и разработок внедрены и используются в учебном процессе БРУ при подготовке инженеров машиностроительного профиля.
Коммерческое предложение:
- Наноструктурные композиционные жаропрочные механически легированные металлические материалы с особыми свойствами и изделия из них
