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.
