Контакти
Назад

Ініціативні теми

Вплив термомагнітної та термомеханічної обробки на структуру, властивості і параметри мартенситного перетворення у сплавах з ефектом пам’яті форми (керівник – Демченко Леся Дмитрівна). Реєстраційний номер УКРІНТЕІ: 0118U004584

Проведено комплексне дослідження впливу легування залізом в кількості х = 0,5÷3 ваг.% на структуру, фазовий склад, протікання мартенситного перетворення, магнітні і механічні властивості в сплавів системи Cu-11%Al-7%Mn-xFe, підданих комплексній термічній обробці, що складається з гомогенізуючого відпалу, загартування та старіння для створення нанокомпозиту.

У цій системі в результаті старіння осаджуються феромагнітні нанорозмірні частинки Cu2(Mn,Fe)Al, що сприяє підвищенню термопружності сплавів, пов’язаному зі зменшенням ширини температурного гістерезису. Залежно від розміру та розташування частинок сплави цієї системи можуть виявляти суперпарамагнітне, феромагнітне та антиферомагнітне впорядкування. Досліджувався ефект взаємодії та розподілу феромагнітних наночастинок у сплаві Cu – Al – Mn-Fe. Зразки готували наступним чином: гомогенізаційний відпал при 850 °C протягом 10 годин, загартування у воді від 850 °C, потім ізотермічне старіння при температурах 100, 150 і 200 °C протягом 0,5-5 годин. Особливістю структурного стану сплаву є крупний розмір зерен аустеніту. Вимірюванням статичної намагніченості та низькопольової магнітної сприйнятливості встановлено характер взаємодії феромагнітних частинок, що випали в осад, залежно від їх об’ємної частки та розміру. Поведінка магнітних властивостей після різної термічної обробки сплавів має схожий характер, відмінність полягає лише в об’ємній частці феромагнітних наночастинок та їх розмірах. Зміна магнітних характеристик зістарених сплавів знаходиться в прямій залежності від температури і часу ізотермічного старіння. Окрім своїх функціональних властивостей: пластичності, надпружності, ефекта пам’яті форми, високої демпфуючої здатності, слави Cu-Al-Mn-Fe демонструють різні магнітні властивості (парамагнітні, суперпарамагнітні, або феромагнітні) залежно від складу і термічної обробки при старінні.

Публікації:

  1.   M. Babanli, S. Huseynov, L. Demchenko, V. Huseynov and A. Titenko, “Effect of Low-Temperature Aging on Mechanical Behavior of Metastable β-Type Ti-Mo-Sn Alloys,” 2022 IEEE 12th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), 2022, pp. 1-5, doi: 10.1109/NAP55339.2022.9934634.

Конференції:

  • Mustafa Babanli, Sayami Huseynov, Vusal Huseynov, Lesya Demchenko, Anatoliy Titenko Effect of low-temperature aging on mechanical behavior of β-metastable Ti-Mo-Sn alloys // 2022 IEEE 12th International Conference on  “Nanomaterials: Applications & Properties” (NAP-2022) Kraków, Poland , Sept. 11-16, 2022, p. 13imt-8
  • Demchenko L., Titenko A., Bykanov T., Titenko O., Babanli M., Troshchenkov Yu., Huseynov S.   Magnetic and structural features of aged Cu-Al-Mn-Fe alloys  // 10th International Conference “Nanotechnologies and Nanomaterials” NANO-2022 25- 27 August 2022, Lviv, Proceeding,
  • Mustafa Babanli, Vusal Huseynov, Sayami Huseynov, Lesya Demchenko, Anatoliy Titenko  Inelastic effects in quenched β-alloys of Ti-Mo-Sn system // 16th International Conference on Martensitic Transformation (ICOMAT 2022), March 13-18 2022, Virtual, Korea

Перемоги у конкурсах та гранти:

  1. ГРАНТ на стажування за програмою German Ukranian Technology Transfer University Spring School (GUTT.USS) до Вюрцбурзського Університету Німеччини на весняно-літню школу стартапів у 2022 для двох студентів-переможців конкурсу (ІІ місце) у міжнародному старт-ап батлі екологічних розробок українських та німецьких студентів за титул найкращого студентського екостартапу в рамках зустрічі Eco Innovation Day KAU – 5th International Meetup 2021, присвяченій технологіям у сфері екологічної безпеки, команди TermoSyla, до складу якої увійшли студенти (Биканов Тимур, Тітенко Олексій) кафедри ФМТО, з проєктом «Greenhouse of the future: autonomy and resource saving» – «Теплиця майбутнього: автономність і ресурсозбереження». Тимур Биканов успішно пройшов стажування, представив стартап і отримав сертифікат.
  2. Нагорода-відзнака доц. Демченко ЛД – Best Presentation Awards “Rising Star in Nanoscience & Nanotechnology” отримана від 2022 IEEE International Conference “Nanomaterials: Applications & Properties’’.
  3. Грант SSF (Swedish Foundation for Strategic Research) research project – grant № UKR22-0042  “New functional shape memory metal-based nanocomposites” 2022-2023, Stockholm University, Department of materials and environmental chemistry

Багатофункціональні захисні покриття на металах та сплавах військового та цивільного призначення (керівник – Бобіна Марина Миколаївна). Реєстраційний номер УКРІНТЕІ: 0119U100749.

Досліджено вплив бар’єрних шарів на основі карбідів хрому, нітриду титану на структуру, фазовий та хімічний склади титаноалітованих, хроматитаноалітованих, хромоалітованих покриттів, отриманих на поверхнях досліджуваних сплавів. Запропоновано механізми їх формування. Досліджено фізико-хімічні властивості отриманих покриттів: мікротвердість, зносостійкість, жаро- та корозійну стійкості.

Публікації:

1. Лоскутова Т.В. Вплив активатора на структуру та властивості хромоалітованого титанового сплаву ВТ6 / Т.В. Лоскутова, І.С. Погребова, Я.А. Кононенко, С.М. Котляр // Металознавство та обробка металів. – 2022. – №2. – 28 (102), С. 52-57.

https://doi.org/10.15407/mom2022.02.052

2.  Loskutova T. Composition, Structure, and Properties of Ti, Al, Cr, N, C Multilayer Coatings on AISI W1-7 Alloyed Tool Steel / T. Loskutova, M. Hatala, I. Pogrebova, N. Nikitina, M. Bobina, S. Radchenko, N. Kharchenko, S. Kotlyar, I. Pavlenko and V. Ivanov // Coatings. – 2022. – 12. – P. 616.

https://doi.org/10.3390/coatings12050616

3. Kulyk V. The effect of ultra-fine alloying elements on the phase composition, microstructure, high-temperature strength and fracture toughness of Ti–Si–X and Ti–Cr–X composites / B. Vasyliv, Z. Duriagina, P. Lyutyy, V. Vavrukh, T. Kovbasiuk, V. Vira, M. Holovchuk, T. Loskutova // Acta Metallurgica Slovaca. – 2022. – 28. – 33-42.

https://doi.org/10.36547/ams.28.1.1350

4. Лоскутова Т.В., Погребова І.С., Кононенко Я.А., Береза М.В., Циганков М.М. Фазовий та хімічний склади, будова та деякі властивості хромоалітованого титанового сплаву ВТ6 //Міжнародна міжнародна наукова конференція «Матеріали для роботи в екстремальних умовах -11», 23 – 24 грудня 2021 Київ, Україна.

5.      Лоскутова Т.В., Погребова І.С., Береза М.В., Циганков М.М., Голіков М.А. Вплив кількості активатору на структуру та властивості хромоалітованого сплаву ВТ6. // IX Всеукраїнська науково-технічна конференція «Сучасні технології у промисловому виробництві матеріали (м. Суми, 19–22 квітня 2022 р.), с.86-87.

Створення функціональних покриттів на сталях комбінованими методами з використанням імпульсних концентрованих потоків енергії (керівник – Іващенко Євген Вадимович). Реєстраційний номер УКРІНТЕІ: 0118U004746

Проведено дослідження впливу послідовності нанесення покриттів при пошаровому електроіскровому легуванні (ЕІЛ) як карбідоутворюючими елементами: титаном, цирконієм, вольфрамом, хромом, залізом, вуглецем, так і  некарбідоутворюючим – алюмінієм, нікелем та міддю в різних  міжелектродних середовищах (повітря, аргон) сталей Ст.3, Сталі 45, 40Х13 та  Сталі 50 на структуру, фазовий склад, мікротвердість, корозійну стійкість та зносостійкість поверхневого зміцненого шару. Отримані нові експериментальні результати, що свідчать про збільшення мікротвердості і зносостійкості поверхні після такої високоенергетичної обробки.

Такий ефект пояснюється утворенням нерівноважних твердих розчинів необмеженої та обмеженої розчинності на основі матеріалів анодів та заліза. При цьому послідовність нанесення легуючих елементів (нікелю та хрому, хрому та міді)   в процесі оброблення впливає на кінетику формування, хімічний склад за глибиною покриттів та їх корозійну стійкість у агресивних середовищах. Виявлено, що найбільш корозійностійкими у 3 %-му водному розчині морської солі є покриття Ni-Cr, а у 9%-вій оцтовий кислоті – покриття Cr-Ni.

Встановлено, що електроіскрове легування хромом та міддю сталі Ст.3 в атмосфері аргону та на повітрі приводить до формування легованих шарів з підвищеною мікротвердістю та зносостійкістю, що в 4 – 10 разів перевищує зносостійкість сталі.

Показано, що атмосфера міжелектродного середовища суттєво впливає на товщину легованого шару: обробка в аргоні приводить до утворення шару товщиною до 50-60 мкм, а обробка на повітрі – 40 мкм.

Виявлено, що при ЕІЛ на повітрі формуються покриття з більшою у два рази зносостійкістю ніж при обробці в аргоні за обома послідовностями ЕІЛ -(Сr-Cu та Cu-Cr).

За результатами дослідження опубліковано 5 статей у фахових виданнях України; одержано 5 свідоцтв про реєстрацію авторського права на твір наукового характеру; зроблено 43 доповіді на конференціях з опублікуванням 43  тез, з яких 28  доповідей на  міжнародних наукових конференціях, у т.ч. 7 доповідей на закордонних конференціях та 8 доповідей на всеукраїнських; участь у 1 виставці (1 експонат); 37 публікацій зі студентами, захищено 8 магістерських дисертацій і 7 бакалаврських дипломних робіт.

Формування термічно стабільних нанорозмірних плівок силіциду NiSi на монокристалічному кремнії (керівник – Макогон Юрій Миколайович). Реєстраційний номер УКРІНТЕІ: 0113U005528.

Розроблено рекомендації щодо вибору технологічних параметрів  процесу одержання і стабілізації моносиліциду NiSi, у нанорозмірних плівках (Ni(30 нм)/Pt(2; 6 нм)/Siеп(50 нм)/Si(001) та [Ni( 1- 19 ат. %Pt )30 нм]/Si(001).  Напруження в структурах є загальною  проблемою мікроелектроніки, яку необхідно враховувати на всіх етапах виробництва, зберігання і експлуатації як дискретних приладів, так і інтегральних схем. Встановлено, що на знак і величину внутрішніх напружень впливають товщина плівки, температура підкладки, швидкість конденсації, склад технологічної атмосфери, склад плівки, режими відпалу, експлуатації і зберігання структури. Додавання Pt як легуючого елементу у плівки призводить до формування потрійного силіциду Ni1-xPtxSi під час відпалів у вакуумі та азоті, тим самим змінюючи напружений стан та збільшуючи термічну стабільність існування низькоомної фази на 150°С у порівнянні з нелегованою плівкою. Підвищення термічної стійкості NiSi пов’язано зі значним зменшенням рушійної сили фазового переходу NiSi в NiSi2.

За результатами роботи захищено 1 бакалаврську та 1 магістерську роботу.

Публікації:

  1. Makushko P.V., Verbytska M.Yu., Shamis M.N., Burmak A.P. Berezniak Ya. A., Graivoronska K.A.,Verbytska T.I., Makogon Yu.N. Formation of Phases in the FePt/Au/FePt Films and their Magnetic Properties. Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2019. Vol. 58. Issue 3-4. P. 197-203.
  2. P.V. Makushko, M.Yu. Verbytska, M.N. Shamis, T.I. Verbytska, G. Beddies, N.Y. Safonova, M. Albrecht & Iu. M. Makogon Effect of initial stress/strain state on the L1о phase formation of FePt in FePt/Au/FePt trilayers. Applied Nanoscience. Vol. 10, issue 8. pages 2775–2780 (2020).
  3. Makushko P.V., Shamis M.N., Schmidt N.Y., Kotenko I.E., Katona G.L., Verbytska T.I., Beke D.L., Albrecht M., Makogon Iu.M. Formation of ordered L1о-FePt phase in FePt-Ag thin films. Applied Nanoscience. Vol. 10, issue 12, Pages 4809–4816 (2020).
  4. Макушко П.В., Вербицька M.Ю., Шаміс M.Н., Бурмак А.П., Березняк Я.А., Грайворонська К.A. , Вербицька T.І., Макогон Ю.Н. Фазоутворення і магнітні властивості у плівках FePt/Au/FePt . ISSN 0032-4795, Порошкова металургія №  3/4. 2019, С. 95-103.
  5. Shamis M.N., Verbytska M.Yu., Bezsmertna O.S., Burmak A.P., Sidorenko S.I., Verbytska T.I., Makogon Yu.M. Formation of hard magnetic L1о Phase in [Pt/Fe]4 Films on SiO2/Si(001) and Al2O3 Substrates. Conference Proceeding of IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO-2019). Київ, Україна. 2019. Р. 278-281.
  6. Makushko P.V., Fihurna O.V., Shamis M.N., Safonova N.Y., Kotenko I.E., Verbytska T.I., Albrecht M., Makogon Iu.M. Formation of ordered L1о-FePt phase in FePt-Ag thin films// Міжнародна конференція Nanotechnology and nanomaterials (НАНО-2019), м. Львів, 27 -30 серпня 2019 р., Україна, С. 42-43.
  7. Makushko P.V., Shamis M.N., Kotenko I.E., Schmidt N.Y. Verbytska T.I., Makogon Iu.M. «Formation of the ordered L1о FePt phase in FePt films with an additional Au layer on and without substrates» на 9-ту міжнародну конференцію «Нанотехнології та наноматеріали» (НАНО-2021), 25-28 серпня 2021 р.,  Львів, Україна. С. 48.
  8. Leonid Levchuk, Ruslan Shkarban, Tetiana Verbytska, Iurii Makogon Effect of Pt alloying on phase transformations in nanoscale Ni(Pt) Films //Book of Abstracts of VIIIth International Samsonov Conference “MATERIALS SCIENCE OF REFRACTORY COMPOUNDS”  (MSRC-2022).- 24 – 27 May, 2022.- Kyiv, Ukraine P. 90.

Навчальний посібник

Вербицька Т.І., Макогон Ю.М. Плівкові гетероструктури для комп’ютерної техніки [Текст]: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт для студентів галузі знань 13 – Механічна інженерія спеціальності 132 – Матеріалознавство денної та заочної форм навчання / Т.І. Вербицька, Ю.М. Макогон. – К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського», 2020. – 166 с. https://classroom.google.com/u/0/c/MTgzMjM1MDM3MDc4

Комп’ютерне моделювання та оптимізація технологічних процесів лиття та термічної обробки (керівник – Доній Олександр Миколайович). Реєстраційний номер УКРІНТЕІ: 0119U103606

Проаналізовано причини виникнення шуму на похідною за часом від кривої охолодження, яка отримується при кристалізації металевого зразка у системі комп’ютерного термічного аналізу. Запропоновано обов’язкове застосування цифрової фільтрації кривої охолодження під час фіксації кривої охолодження або перед застосуванням чисельного диференціювання.

Запропоновано математичні моделі  кристалізації чистого металу та бінарних сплавів, що є внеском у подальший розвиток теорії твердіння металів та сплавів. Ці моделі дають змогу за кривими охолодження визначати відношення теплоти кристалізації до питомої теплоємності, а також кількість твердої фази у будь-який момент кристалізації.

Створено математичні моделі, які дають підстави визначати вміст легуючих компонентів сплавів за кривою охолодження, а також прогнозувати механічні властивості (σв, δ) сплавів систем Al-Si та Al-Si-Mg. Адекватність математичних моделей перевірена теоретично та у промислових умовах. Підтверджено, що за допомогою підсистеми КТА, можна визначати вміст заліза в алюмінієвих ливарних сплавах за піком на першій похідній кривої охолодження.

Розроблено методику оцінки ступеня модифікованості евтектичної складової у ливарних алюмінієвих сплавах Al+(9,0-12,0)%Si та Al+(7,0-8,0)%Si+(0,4-0,5)%Mg за допомогою системи комп’ютерного термічного аналізу. Запропоновано алгоритм для визначення ступеня модифікованості розплавів. З метою збільшення точності прогнозування службових властивостей литого металу, створено класифікатор кривих охолодження.

Розроблено загальний алгоритм імітаційної моделі кристалізації, який уможливлює моделювання формування структури твердого металу, і являє собою клітковий автомат у вигляді двовимірного масиву бістабільних елементів. Робота цього кліткового автомату підпорядковується зовнішнім умовам охолодженням та взаємодії елементів між собою за аналогією із появою центрів кристалізації та їх подальшим зростанням.

Сформульовано математичні задачі теплопровідності та дифузії, які задіяні в імітаційній моделі кристалізації та які дають змогу визначити наявність і величину переохолодження у довільній точці розплаву. Вибрано і реалізовано чисельні схеми для розв’язку двовимірної задачі теплопровідності, з урахуванням виділення теплоти кристалізації та двовимірної задачі дифузії. Розроблено оригінальний алгоритм розрахунків перерозподілу другого компонента у розплаві після розподільчої дифузії, з урахуванням наявності вкраплень твердої фази.

Розроблено інтерфейс комп’ютерної реалізації імітаційної моделі, який дає змогу вводити параметри моделі і реєструвати результати моделювання візуально та у вигляді файлів. Вихідною інформацією є:

– файли, в яких фіксується: температура у центральній точці на кожному кроці розрахунків; переохолодження розплаву; кількість центрів кристалізації, що з’являються у процесі твердіння; швидкість утворення центрів кристалізації під час процесу твердіння; кількість твердої фази у процесі кристалізації; швидкість зростання кількості твердої фази під час процесу кристалізації;

– картинка структури твердого металу, що моделюється клітковим автоматом в кольоровому та в чорно-білому варіанті;

– розподіл другого компоненту уздовж перетину системи;

– величина градієнту температури уздовж перетину системи під час кристалізації.

На прикладі кристалізації чистого алюмінію, доведено адекватність імітаційної моделі утворення структури при кристалізації, шляхом порівняння розрахованих макроструктур твердого металу із тими, які формуються у реальному експерименті. Показано, що варіювання умовами кристалізації та її параметрами призводить до відповідних змін структури твердого металу.

Розроблено методику налаштування імітаційної моделі формування структури при кристалізації, яка складається з трьох етапів і базується на порівнянні результатів моделювання з реальними результатами експерименту. На першому етапі на початковій ділянці кривої охолодження підбираються коефіцієнти тепловіддачі у такий спосіб, щоб швидкість охолодження в моделі відповідала експериментальній.

       На другому етапі підбирається тривалість процесу кристалізації, яка регулюється коефіцієнтом адаптації. І на третьому етапі досягається збігом змодельованої структури металу із реальною, шляхом регулювання інтервалу метастабільності для утворення центрів кристалізації та інтервалу метастабільності для швидкості росту кристалів.

Прийнято участь у конкурсі “Raw Materials Hackathon: Change4Future”.