Відділ фізико-технологічних процесів лиття алюмінієвих сплавів

 

Завідувачка відділу

Пригунова Адель Георгіївна

доктор технічних наук, старший науковий співробітник

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8030-9160, Scopus ID 6601933343

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.,  роб. тел. +38(044)424-11-50

Склад відділу

Загальна чисельність працівників 19 (11 наукових співробітників, 8 технічних співробітників). 

 

Бабюк Віталій Дмитрович

Науковий співробітник

Scopus ID 57877453300

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

Бєлік Валентин Іванович

Старший науковий співробітник, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8212-3159, Scopus ID 57764112500

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Борисов Андрій Георгійович

Старший науковий співробітник, кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9755-0057, Scopus ID 57197145449

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Жидков Євген Анатолійович

Науковий співробітник

Scopus ID 57876308100

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Кошелєв Михайло Васильович

Науковий співробітник

Scopus ID 57211031691

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Недужий Артем Миколайович

Науковий співробітник, кандидат технічних наук

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6259-0312

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

Цір Тарас Григорович

Науковий співробітник, кандидат технічних наук

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6516-977X, Scopus ID 55558903900

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Шейгам Валерій Юрійович

Науковий співробітник

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Шеневідько Леонід Костянтинович

Науковий співробітник

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0791-5233, Scopus ID 57764451000

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

 

Основні напрямки діяльності відділу:

- розроблення способів управління масовим зародженням, ростом та фрагментацією первинних кристалів, визначення взаємозв’язку ливарних, фізико-механічних та експлуатаційних властивостей алюмінієвих сплавів з морфологією структурних складових;

- розроблення ефективних методів зовнішнього регульованого теплосилового впливу на гідродинамічні, тепло-масообмінні, кристалізаційні процеси;

-  оперативний контроль, прогнозування якості розплаву та властивостей виливків з використанням методу термічного аналізу;

- експериментальні та теоретичні дослідження закономірностей фізико-хімічних впливів на розплав, розроблення эфективних способів і механізмів нейтралізації шкідливого впливу домішок, що містяться в низькосортній сировині, брухті та відходах;

- встановлення взаємозв’язку будови розплаву з особливостями фазових перетворень при кристалізації, структурою та властивостями складнолегованих силумінів для створення матеріалів з принципово новими властивостями;

- розроблення теоретичних і технологічних засад виготовлення та застосування наноструктурних і дрібнокристалічних модифікуючих лігатур комплексної дії для одержання алюмінієвих сплавів, у тому числі високоміцних, підвищеної якості; 

- оптимізація гідродинамічних, теплофізичних та кристалізаційних параметрів при литті під низьким та регульованим тиском;

- дослідження процесів усадки виливків при регламентованому газонасиченні рідких алюміній-кремнієвих сплавів воднем;

- наукове обґрунтування високоефективних матеріало- та ресурсозберігаючих технологій виробництва литих виробів функціонального призначення із алюмінієвих сплавів (доевтектичні, евтектчні, заевтектичні) з високими фізико-механічними властивостями, розроблення ефективних методів підвищення якості ливарної продукції при одночасному зростанні техніко-економічних показників виробництва шляхом кардинального зменшення непродуктивних витрат металу.

 

 

 

Поточні проєкти

 Тема ІІІ-36-21-708 «Розроблення наукових методів управління процесами формування структури та властивостей у виливках із заевтектичних алюмінієво-кремнієвих сплавів».

 

 

Найвагоміші досягнення в науковій та практичній діяльності:

- розширено уявлення про закономірності та механізми формування  недендритної  морфології первинних кристалів алюмінію в промислових ливарних сплавах і тих, що деформуються;

- розв'язано науково-практичні задачі одержання способами рео- та тиксолиття виробів із алюмінієвих сплавів з підвищеним рівнем фізико-механічних характеристик:  зростання міцності на 25…35 %,  пластичності - в 6…8 разів;

- розроблено оригінальний спосіб управління макро-, мікроструктурою і механічними властивостям литих виробів з широкого спектру ливарних алюмінієвих сплавів застосуванням вібруючого кристалізатора, зануреного під дзеркало  розплаву через відкриту поверхню форми з низькими теплофізичними характеристиками. Це дозволило досягти подрібнення кристалічної структури – в 10 разів,  підвищити міцність на 25 %, а пластичності в 8 разів;

- розроблено наукові та технологічні засади одержання складних модифікуючих лігатур комплексної та цілеспрямованої дії на процеси структуроутворення і формування властивостей в алюмінієвих сплавах;

- досліджено закономірності структуроутворення, зміни фазового складу, морфології залізовмісних фаз і фізико-механічних властивостей сплавів системи Al-Si після оброблення їх  в рідкому стані однополярним імпульсним електричним струмом;

- визначено вплив раціональних режимів насичення розплаву воднем на мікро- та макроструктуру виливків з алюмінієвих сплавів, розподіл газоусадкових дефектів, а також на їх герметичність, міцність та пластичність.

 

 

Перспективні розробки

Для проведення наукових досліджень і відпрацювання промислових технологій на сучасному технічному рівні відділ має перспективні розробки                    (експериментальну базу, унікальні дослідницькі методики, установки та приладдя, більшість з яких є оригінальними та розробленими у відділі):

- комплекс промислового та лабораторного плавильного обладнання;

- обладнання  для дослідження впливу всебічного і одностороннього тиску (до 0,5 МПа) на виливок, що твердне;

- обладнання та методика для дослідження ударного навантаження на структуру та властивості виливків;

- установки та методики  моделювання та дослідження потоків розплаву при обробленні розплаву перемішуванням із заданою швидкістю та температурою;

- установки та методики  для оброблення сплаву в рідкому та рідко-твердому станах вібрацією з заданою частотою та температурою;

- пристрій для роторного оброблення розплаву з метою отримання недендритної структури (Патент UA № 85981, 2009 p.);

- обладнання для оброблення сплаву в рідкому та рідко-твердому станах електричним струмом з можливістю зміни щільності та частоти струму в широких  межах (Патент UA № 101208, 2013 р., Патент UA № 111308, 2016 р.);

- удосконалені установка та методики дослідження процесу кристалізації методом термічного аналізу;

- пристрій та спосіб дослідження послідовності, характеру фазових перетворень і морфології фаз при кристалізації в залежності від фізико-хімічних впливів на розплав (Патенти UA №№ 123741,124431); 

- обладнання та методики одержання матеріалів в аморфному, наноструктурному та дрібнокристалічному станах;

- пристрої для оброблення металів і сплавів високотемпературною плазмою, вакуумним напиленням;

- обладнання і методики металографічних досліджень, вимірювання мікротвердості фаз;

- установка та методики фізичного моделювання процесів тверднення та плавлення на прозорих об’єктах; 

- установка для визначення вмісту водню в розплаві (А.С. № 1528613,   А.С. № 1651157);

- установка і  методика  дослідження процесу живлення  виливка ( А.С. № 1678520),

- методика дослідження процесів розподілу водню у виливка по щільності відповідних зразків;

- установки визначення густини матеріалу методом гідростатичного зважування, рідкоплинності розплаву методом вакуумного всмоктування;

- пристрої та методики дослідження схильності розплаву до утворення внутрішніх і зовнішніх, концентрованих і розосереджених усадкових дефектів в умовах непросоченого виливка, визначення тріщиностійкості виливків, дослідження процесу живлення виливки.

- обладнання для термічної обробки металів і сплавів.

          Використання розроблених і удосконалених методів дослідження та обладнання дозволили розробити:

- сучасні технології та машини лиття під низьким тиском (АЛУГ-3, 83105), серійне виробництво яких було здійснено на Тираспільському заводомі ливарних машин;

          - фундаментальні та практичні засади одержання виливків з алюмінієвих сплавів методами рео- та тиксолиття з підвищеним рівнем властивостей, що пройшли апробацію в умовах промислового виробництва;

          - технології нейтралізації шкідливого впливу заліза та модифікування промислових  силумінів обробленням розплаву електричним струмом, що дозволило широко використовувати в процесі виробництва брухт та відходи з одержанням механічних властивостей на рівні сплавів, виплавлених з первинних металів, а також одержати значний економічний ефект  за рахунок скорочення витрат на сировинні та енергетичні ресурси;

          - способи підвищення тріщиностійкості високоміцних алюмінієвих сплавів фізико-хімічними впливами на розплав, що є однією з основних проблем при одержані виробів з алюмінієвих сплавів, що деформуються;

          - технології модифікування алюмінієвих сплавів, засновані на принципі структурної спадковості, зокрема швидкоохолодженими лігатурами, та введенням модифікаторів в потоці плазми;

          - теоретичні та практичні основи модифікування первинних кристалів кремнію в заевтектичних силумінах обробленням розплаву однополярним імпульсним електричним струмом з періодичною (циклічною) зміною частоти. В результаті такого впливу при твердненні зі швидкістю 0,3 К/с пригнічується виділення первинних кристалів кремнію. Пластичні властивості крихкого алюмінієвого сплаву із вмістом кремнію 15-18 мас.% відповідають алюмінію марки А0.

- економнолегований безнікелевий поршневий заевтектичний алюмінієво-кремнієвий сплав типу АК16Ж, у якому нікель замінено на залізо. Це дозволяє при його виробництві використовувати алюмінієвий брухт з підвищеним вмістом заліза, одержати механічні властивості на рівні поршневого сплаву АК12М2МгН при більш низькому коефіцієнті лінійного розширення. При цьому на кожний відсоток зменшення вмісту нікелю у залежності від якості нікельвмісної сировини додаткова  економія складатиме від 4000 до 7000 грн. на 1 тонну сплаву.

 

 

Публікації:

Монографії

Тубольцев Л.Г. Пригунова А.Г Нарівський А.В. Петренко В.О. Концепція сталого розвитку металургії України. Стан, досвід, перспективи. Дніпро, 2023. 364 с. з іл. ISBN 978-966-02-9926-9. https://doi.org/10.52150/ISBN-978-966-02-9926-9

Патенти

1. Патент України № 85981. Спосіб тиксолиття виливка. Опубліковано 10.03.2009, бюл. № 5/2009.

2. Патент на винахід №111308, Україна. Спосіб модифікування сплавів електричним струмом. Опубліковано 11.04.2016, бюл. № 7/2016

3. Патент на винахід № 124431, Україна. Спосіб дослідження фазових перетворень і морфології фаз у процесі кристалізації. Опубліковано 15.09.2021 р., бюл. № 37.

4. Патент на винахід № 123368,  Україна. Спосіб модифікування заевтектичних алюмінієво-кремнієвих сплавів. Опубліковано 24.03.2021, бюл. № 13/2021

5. Патент на винахід  №123741, Україна. Пристрій для дослідження фазових перетворень і морфології фаз у процесі кристалізації. Опубліковано 26.05.2021, бюл. № 21/2021

Публікації в наукоментричних базах Scopus / Web of science:

             1. Борисов А. Г., Цір Т. Г. Деякі сучасні методи підвищення властивостей заевтектичних силумінів. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 1: 95–110 (2023) (in Ukrainian). DOI: 10.15407/mfint.45.01.0095

2. Prigunova A.G., Shcheretskiy O.A., Koshelev M.V., Babuk V.D., Zhidkov E.A. Thermodynamic Modelling and Thermal Analysis of AK5M2 Alloy with 0.8–3.3% Iron. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 5: 671–689 (2022) DOI: 10.15407/mfint.44.05.0671

3.  Prigunova A.G. Koshelev M.V. Borisov A.G. Effect of unipolar pulsed electric current treatment of the melt of Al – 8 wt-% Si – 0.7 wt-% Fe alloy on iron-containing phases formation and mechanical properties of castings.  Materials Science and Technology. - 2022. - Vol. 38. - pp 246-253. https://doi.org/10.1080/02670836.2022.2037059 

4. Prigunova A.G. Bielik V.I. Shenevidko L.K. Koshelev M.V. Prigunov S.V. High-Speed Quenching from Liquid-Solid State as Method for Studying Phase Transformations at Crystallization. Metallofizika i noveishie tekhnologii. - 2022. - Vol. 44. – No 2.- pp 191-209. https://doi.org/10.15407/mfint.44.02.0191

5. Prigunova A.G., Zelinskaya G.M., Koshelev M.V. Іnfluence of Melt Treatment by Unipolar Pulsed Electric Current on the Formation of Iron-Containing Phases in AK5M2 Alloy. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 41, No. 5: 571-588 (2019) https://doi.org/10.15407/mfint.41.05.0571.  

6.   Borisov A.G., Sheigam V.Yu. Investigation of the possibility of the formation of a splitting morphology under conditions of large concentration gradients. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 10:1411-1422 (2017)

7. Пригунова А.Г. Петров С.С. Пригунов С.В. Ключник Д.М. Модифицирование заэвтектических силуминов обработкой расплава импульсным электрическим током. Металлофизика и новейшие технологии. – 2015.- Т.37,   № 3, С.383-394.

8. Borisov, A.G., Tarasevich N.I., Korinets I.V.,  Semenchenko A.I. Predicting type of morphology of primary phase in aluminum alloy castings produced in a thin-walled metal mold. The physics of Metals and Metallography, 2013, vol. 114, No. 3, p.p. 242-245.

9. Борисов А.Г. Исследование влияния перемешивания расплава на формирование макро- и микроструктур. Металлофизика и новейшие технологии, 2014, т. 36, №1, с. 127-137.

 

Статті у фахових виданнях:

1. Бєлік В.І., Пригунова А.Г., Шейгам В.Ю., Вернидуб А.Г. Фізико-хімічні методи підвищення тріщиностійкості сплаву АК4,5Кд (ВАЛ10). Повідомлення 1. Досвід використання кільцевої проби // Процеси лиття. - 2023. - № 2  (152). - С. 24-32. https://doi.org/10.15407/plit2023. 02.024.

2. Пригунова А.Г., Жидков Є.А., Бабюк В.Д. Структура, фазовий склад і властивості сплаву АК12М2МгН з підвищеним вмістом заліза, обробленому в рідкому стані електричним струмом // Металознавство та обробка металів. – 2023. – т. 29 (106) - № 2. – С. 3-14. https://doi.org/ 10.15407/mom2023.02.003.

3. Пригунова А.Г., Жидков Є.А., Бабюк В.Д., Борисов А.Г., Шеневідько Л.Г. Вплив швидкості охолодження на структуроутворення сплаву АМ4,5Кд (ВАЛ10) // Металознавство та обробка металів. - 2022. - № 1. – С. 29 – 372. https://doi.org/10.15407/mon.2022.01/029.

4. Пригунова А.Г. Жидков Є.А. Бабюк В.Д. Шеневідько Л.К. Цір Т.Г. Управління структурою і властивостями ливарного алюмінієвого сплаву АМ4.5Кд (ВАЛ10) модифікуванням дрібнокристалічними лігатурами // Металознавство та обробка металів. – 2022. – т. 28 (103). -№ 3. – С. 3-17.

https://doi.org/ 10.15407/mom2022.03.0032.

5. Шейгам В.Ю., Пригунова А.Г., Кошелєв М.В., Нурадинов А.С., Дука В.М., Шеневідько Л.К., Вернидуб А.Г. Управління структурою виливка через відкриту поверхню надливу // Процеси лиття.- 2021.-№ 4.- С.30-42. DOI: 10.15407/plit2021.04.030

6.  Головаченко В.П. Шеневідько Л.К. Ісайчева Н.П. Дука В.М. Цір Т.Г. Вернидуб А.Г. Особливості роторної обробки алюмінієвих сплавів в ковші в процесах рео-тиксолиття // Процеси лиття.- 2020.- №4.-  С. 3-12.

7. Белик В.И. Пригунова А.Г. Семенченко А.И. Дука В.М. Цир. Т.Г. Эффективность быстроохлажденной лигатуры Al5Ti в условиях прямого термического метода реолитья // Процессы литья.- 2018.- № 4 (130).- С. 3-11

8. Пригунова А.Г. Головаченко В.П. Титов В.А. Ноговицын А.В. Кошелев М.В. Цир. Т.Г. Влияние комплексных воздействий на формирование структуры и тиксотропных свойств литых высокопрочных алюминиевых сплавов В95 и Д16 // Процессы литья. - 2018.- № 3 (129). - С. 14-22.

9. Бєлік В. І. Цір. Т.Г. Роль фактору перемішування розплаву в умовах прямого термічного методу (DTM). Процеси лиття.- 2018, №5 (131).- С.7-17.

10. Борисов А.Г.. Шейгам В.Ю Дука В. М. Вернидуб А. Г.. Цир Т. Г.  Прямой термический метод реолитья сплавов на основе цинка и меди // Процессы литья.- 2017.- №5.- С. 25-29.

Новини

Обговорення ОНП Металургія

До уваги здобувачів вищої освіти, випускників, роботодавців!Просимо розглянути освітньо-наукову програму Металургія щодо оновлення та вдосконалення освітніх компонентів.

Ваші рекомендації та пропозиції просимо надсилати на е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. 
Ви допоможете покращити ОНП, заповнивши відповідні форми за посиланням

Захист дисертації PhD

28 лютого 2024 року об 11 годині у к. 301 ФТІМС НАН України відбудеться захист дисертації Ліхацького Р.Ф. на здобуття ступеня доктора фіософії.
Ознайомитися з матеріалами дисертації

монографія “Сталь України: відновлення та інновації”

240124105016877 8338