ОТДЕЛ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Зав. отделом: ВАРЮХИН Виктор Николаевич,
член-корр. НАНУ, доктор физико-математических наук, профессор

(062) 342-77-85
director@donfti.ru

Состав отдела: всего сотрудников — 45; из них докторов наук — 4, кандидатов наук — 11.

ОТДЕЛ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Направления научных исследований: Изучение влияния интенсивных пластических деформаций, высоких давлений и концентрированных потоков энергий на структуру и свойства твердых тел. Формирование структуры и свойств при спекании керамических материалов. Структурные и оптические исследования наноразмерных плёнок.

Основные результаты

  • Предложен и развивается процесс интенсивной пластической деформации – винтовая экструзия (Twist Extrusion), позволяющий формировать субмикрокристаллические и нанокристаллические структуры в объемных образцах как путем измельчения зерен (фрагментации) в крупнокристаллических материалах, так и путем консолидации аморфных и нанокристаллических порошков. Разработан теоретический подход для описания процессов, протекающих при обработке материалов методами ИПД.
  • Предложена методика и определены условия формирования винтовой экструзией гибридного материала, структура которого представляет собой комбинацию субмикрокристаллической и крупнокристаллической фаз по принципу: прочная оболочка — мягкий сердечник заготовки. Такой гибрид в сравнении с однородным субмикрокристаллическим материалом приобретает повышенное равномерное удлинение, что обеспечивает ему дополнительную устойчивость к перегрузкам при растяжении.
  • Предложен и разрабатывается метод обработки металлов давлением – реверсивная закрытая прошивка, отличительной чертой которого является возможность упрочнения как сплошных, так и полых полуфабрикатов, в том числе с переменным сечением по длине.Обнаружено, что холодное изостатическое прессование ускоряет процесс синтеза манганитов лантана, снижает его температуру и сдерживает рост кристаллитов. Разработана методика, при помощи которой были получены нанопорошки со средними размерами кристаллитов ~30 нм ((La0,65Sr0,35)0,8Mn1,2O3±Δ) и ~6 нм (La0,7Mn1,3O3±Δ).
  • Активно развивается тематика получения пленочных наноструктурных материалов (полупроводниковых и металлических). Впервые предложена методика бескаталитического роста из газовой фазы пленочных массивов углерод-азотных нановолокон с уникальными свойствами при низких температурах подложки и невысоких мощностях плазмы.
  • Предложены и внедрёны новые и усовершенствованные оптические методы бесконтактного неразрушающего контроля содержания кислорода, толщины и однородности наноразмерных магниторезистивных LSMO-плёнок. Эти методы применялись для изучения влияния режимов напыления и отжига на свойства LSMO-плёнок на различных подложках. Также, оптические методы используются при исследованиях полупроводниковых плёнок состава In2O3, которые перспективны для создания сенсоров различных газов.

Прикладные исследования

Определены оптимальные условия и режимы деформации высокоазотистых сталей под давлением, обеспечивающие получение высокого комплекса прочностных и пластических свойств. Данная работа отмечена премией НАН Украины им.Г.В. Курдюмова за 2002 г.

Сотрудниками отдела ведётся работа над повышением прочности, трещиностойкости, электропроводности, износостойкости, кислото- и огнеупорности, улучшением магнитных характеристик, отработкой условий синтеза и режимов спекания исследуемых материалов.

Накоплен опыт синтеза порошков и спекания керамики:

  • диоксида циркония (с различными стабилизаторами),
  • оксида алюминия
  • манганитов лантана различных составов
  • базальтовых огнеупоров
  • карбида кремния

Материалы могут использоваться в изделиях, для которых требуется высокая износостойкость, твердость, коррозионная стойкость, могут применяться при работе в условиях высоких температур и агрессивных сред.

Научное сотрудничество

Объединенный институт ядерных исследований (Дубна, Россия); Karlsruhe Institute of Technology (Karlsruhe, Germany); Институт Иоффе (Санкт-Петербург, Россия); Институт физики металлов (Екатеринбург, Россия); Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (Москва, Россия); ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардана (Москва, Россия); Московский технологический университет (МИРЭА) (Москва, Россия); Институт физики твердого тела РАН (Черноголовка, Москва, Россия); Институт металлургии и материаловедения А.А.Байкова РАН (Москва, Россия); Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН (Москва, Россия); Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого (Новгород Великий, Россия); Владимирский Государственный Университет им.А.Г. и Н.Г.Столетовых (Владимир, Россия); Южный федеральный университет (Ростов-на-Дону, Россия); Луганский Национальный Университет им. Т. Шевченко (Луганск); Донбасский государственный технический университет (Алчевск).

Избранные публикации

  1. M.I. Latypov, M.-G. Lee, Y. Beygelzimer, D. Prilepo, Y. Gusar,  H.S.Kim. Modeling and Characterization of Texture Evolution in Twist Extrusion // Metallurgical & Materials Transactions A. –  V.47, Iss. 3 (2016), P. 1248-1260.
  2. Beygelzimer Y.Y., Varyukhin V.N., Prokof’eva O.V. How is One to Determine the Ductility of the Ultrafine Grained Materials Produced by Severe Plastic Deformation? // Russian Metallurgy (Metally). – V. 2013, N 10  (2013), P. 802–806.
  3. Shalaev R.V., Prudnikov A.M., Ulyanov A.N. et al. Effect of in situ ultraviolet irradiation on the formation of nanostructural carbon nitride films // Phys. Status Solidi A., 209, №7 (2012), P. 1287–1290.
  4. Varyukhin V., Beygelzimer Y.,  Kulagin R., Prokof’eva O., Reshetov A. Twist Extrusion: Fundamentals and Applications // Materials Science Forum.- V.667-669 (2011), P. 31-37.
  5. Metlov L.S. Nonequilibrium evolution thermodynamics of vacancies // Phys. Rev. Lett., 106 (2011), P. 165506(4).
  6. Metlov L.S. Nonequilibrium dynamics of a two-defectsystem under severe load // Phys.Rev. E., 90, 0221124 (2014).
  7. A.V.Khomenko, D.S.Troshchenko, L.S.Metlov. Termodinamics and kinetics of solids fragmentation at severe plastic deformation // Сondensed Matter Physics 18, №3, 33004:1-14(2015).
  8. Yu.M. Nikolaenko, A.N. Artemov, Yu.V. Medvedev, N.B. Efros, I.V. Zhikharev, I.Yu. Reshidova, A.A. Tikhii and S.V. Kara-Murza. Non-uniform oxygen diffusion in epitaxial La0.7Sr0.3MnO3−δ film on SrTiO3 substrate // J. Phys. D: Appl. Phys. 49 (2016) 375302 (7pp)
  9. А.А. Тихий, В.А. Грицких, С.В. Кара-Мурза, Н.В. Корчикова, Ю.М. Николаенко, В.В. Фарапонов, И.В. Жихарев. Эллипсометрический метод определения оптических параметров тонкопленочных покрытий со сложной структурой // Оптика и спектроскопия, 2015, том 119, №2, с. 282–286.
  10. Прилипко С.Ю., Акимов Г.Я., Ревенко Ю.Ф., Варюхин В.Н.,Новохацкая А.А. Коэрцитивная сила нанокристаллических манганитов // ФНТ.– 2010.– Т. 36.– №. 4.– С. 452–455.