Основные достижения 2016 года
Исследования 2016 года выполнялись согласно плану НИР (государственному заданию) института в соответствии с научными направлениями института:
  • Физика и химия поверхности. Электронная и локальная атомная структура поверхностных слоев и наноразмерных систем;
  • Природа и свойства равновесных и неравновесных состояний, возникающих в материалах при тепловых, механических и радиационных воздействиях;
  • Электромагнитные, акустические методы диагностики и локации пространственной структуры материалов и физико-механических систем и природных сред,
а также в соответствии с направлениями Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы:
  • Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости;
  • Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы;
  • Современные проблемы радиофизики и акустики, в том числе фундаментальные основы радиофизических и акустических методов связи, локации и диагностики, изучение нелинейных волновых явлений;
  • Научные основы создания новых материалов с заданными свойствами и функциями, в том числе высокочистых и наноматериалов.

Работа велась по 5 базовым темам.

Кроме того целевое финансирование было получено по:

  • 13 проектам Программы исследований УрО РАН,
  • 1 проекту РНФ,
  • 16 грантам РФФИ.

План научно-исследовательских работ по основным позициям выполнен.
Активно работала аспирантура. Среднегодовое кол-во аспирантов 9,25.
В течение года сотрудниками института защищены 1 кандидатская диссертация.

Сведения о важнейших научных результатах

 1. Тема НИР: «Разработка научных основ создания функциональных наноструктурированных материалов с использованием механоактивированных нанокомпозитов в качестве прекурсоров».
№ гос. регистрации: АААА-А16-116021010085-9
Код направления: 45. Научные основы создания новых материалов с заданными свойствами и функциями, в том числе высокочистых и наноматериалов.
Отдел физики и химии наноматериалов ФТИ УрО РАН:
Д.ф-м.н. Ломаева С.Ф., к.ф-м.н. Ляхович А.М., к.ф-м.н.Лялина Н.В.

 СУБМИКРОННЫЕ И НАНОРАЗМЕРНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

 Разработаны научные основы технологии низкотемпературного плазменного напыления функциональных наноразмерных и субмикронных органических покрытий материалов на основе железа. Полученные покрытия обладают гидрофобной поверхностью, высокой твердостью и проявляют антикоррозионные свойства. Результаты могут быть использованы для создания консервационных покрытий, способных обеспечивать сохранность функциональных свойств деталей и изделий машиностроения в процессе изготовления, хранения и транспортирования. 

1-1.jpg
1-2.JPG 1-3.JPG
  1. Lyakhovich А.M., Shakov A. A., Lyalina N. V., Elsukov E. P. Development of Methods of Investigation of the Interfacial Layer in "Iron-Protective Nanoscale Polymer Film" Systems // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014. Vol. 50, №.7. PP. 884-889.
  2. Ляхович А.М. Влияние длины молекулы предельного углеводорода на химическую структуру и морфологию полимерных пленок, сформированных в низкотемпературной плазме // Химия высоких энергий. 2014. Т. 48. № 1. С. 76-81.
  3. Ляхович А.М. Рост пленок из углеводородов в низкотемпературной плазме/в Сборнике материалов Всероссийской (с международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы» ФНТП- 2014 20-23 мая 2014г. Казань, Из-во Книту, 2014. С. 264-268.
  4. Ляхович А.М. Субмикронные и наноразмерные органические функциональные покрытия материалов на основе железа. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук: специальность 05.16.09 - Материаловедение (в машиностроении) 2014 г., г. Казань. ФГАОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет.
  5. Ляхович А.М., Кашапов Н.Ф. Адгезионные характеристики субмикронных полимерных покрытий, осажденных на металлической подложке в низкотемпературной плазме. Сборник статей VII Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий» г. Казань. 4-7 ноября 2015 г. Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ. 2015. С. 27 - 32.
  6. Ляхович А.М. Низкотемпературная плазма как способ получения тонких антикоррозионных органических покрытий для материалов на основе железа// Материалы международной научно-технической конференции «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы - 2015» г. Казань. 2-4 декабря 2015 г. Казань: Фолиант, 2015.- 348 c. Ч.1. С. 135 - 139.
  7. Ляхович А.М. Стадии роста функциональных пленок в НТП углеводородов. Сборник статей VIII Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий» 7-9 ноября, 2016 г. г. Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ. 2016.
  8. Ляхович А.М., Сюгаев А.В. Антикоррозионные свойства покрытий, полученных в НТП на железе из углеводородов. Сборник статей VIII Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции с элементами научной школы для молодых ученых «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий» 7-9 ноября, 2016 г. г. Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ. 2016.
 
 
2. Тема НИР: «Структурная наследственность в конденсированных металлических системах при термическом и деформационном воздействиях и разработка перспективных функциональных материалов.
№ гос. регистрации: 01201157503
Направление: 8. «Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости».
Отдел структурно-фазовых превращений ФТИ УрО РАН:
Научный руководитель: д.ф.-м.н., зав. отделом Ладьянов В.И.
Исполнители: к.ф.-м.н. Р.М. Никонова, к.ф.-м.н. А.Н. Лубнин, д.ф.-м.н. Г.А. Дорофеев, к.ф.-м.н. В.В. Мухгалин,
 
 ДЕФОРМАЦИОННО- И ТЕРМИЧЕСКИ ИНИЦИИРОВАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СПЛАВОВ ВНЕДРЕНИЯ НА ОСНОВЕ 3d-ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ С УГЛЕРОДОМ, ВОДОРОДОМ И АЗОТОМ

Проведены комплексные исследования механизмов формирования сплавов внедрения на основе 3d-переходных металлов с углеродом, водородом и азотом при механохимическом, высокотемпературном самораспространяющемся и механически инициированном самоподдерживающемся синтезах. Показано, что высокоазотистые аустенитные стали могут быть получены механосплавлением (МС) с использованием нитрида марганца Mn2N в качестве источника азота за рекордно короткое время. Из смеси Cu с графитом и фуллеритом с помощью МС получены пересыщенные твердые растворы внедрения углерода в Cu, характеристики которых определяются свойствами исходных углеродных материалов. Метастабильный ГЦК карбогидрид титана формируется в результате механохимического взаимодействия Ti с жидкими углеводородами путем генерации деформационных дефектов упаковки. Высокоазотистые сплавы получены с помощью алюминотермического синтеза под давлением азота. Наиболее важным параметром синтеза является соотношение Al/O в исходной шихте. Для реакции МС карбида титана из смеси порошков Ti и графита, идущей по различным механизмам в зависимости от энергонапряженности шаровой мельницы, определена критическая энергонапряженность перехода от постепенной к механически инициированной взрывной реакции.
2-1.JPG
 2-2.JPG 2-3.JPG
2-4.JPG
2-5.JPG
 
2-6.JPG

 Список статей:

  1. Дорофеев Г.А. Механическое сплавление и интенсивная пластическая деформация нанокристаллических высокоазотистых нержавеющих сталей / Г.А. Дорофеев, И.В. Сапегина, В.И. Ладьянов, Б.Е. Пушкарев, Е.А. Печина, Д.В. Прохоров // Физика металлов и металловедение.- 2012.-Т. 113.- № 10.- С. 1014-1025.
  2. Дорофеев Г.А. К вопросу получения высокоазотистой коррозионно-стойкой стали алюминотермическим методом в среде азота высокого давления / Г.А. Дорофеев, В.А. Карев, Е.В. Кузьминых, В.И. Ладьянов, А.Н. Лубнин, А.С. Ваулин, М.И. Мокрушина // Металлы.- 2013.- № 1.- С. 3-14.
  3. Ладьянов В.И. Новые подходы в получении высокоазотистых нержавеющих сталей: алюминобаротермический и механохимический синтезы / В.И. Ладьянов, Г.А. Дорофеев, Е.В. Кузьминых, И.В. Сапегина, В.А. Карев, М.И. Мокрушина, А.Н. Лубнин // Сб. научных трудов «Физико-технический институт - Материалы научных исследований», Ижевск.- 2012.- С. 148-158.
  4. Дорофеев Г.А. Структурно-фазовые превращения при шаровом измельчении титана в среде жидких углеводородов / Г.А. Дорофеев, А.Н. Лубнин, В.И. Ладьянов, В.В. Мухгалин, Б.Е. Пушкарев // Физика металлов и металловедение. - 2014. - Т. 115, № 2. - С. 167-178.
  5. Dorofeev G.A. Mechanochemical interaction of titanium powder with organic liquids / G.A. Dorofeev, V.I. Lad'yanov, A.N. Lubnin, V.V. Mukhgalin, O.M. Kanunnikova, S.S. Mikhailova, V.V. Aksenova // International Journal of Hydrogen Energy. - 2014. - Vol. 32. - P. 9690-9699.
  6. Lubnin A.N. Metastable Interstitial Phases by Ball Milling of Titanium in Liquid Hydrocarbons / A.N. Lubnin, G.A. Dorofeev, V.I. Lad'yanov, V.V. Mukhgalin, O.M. Kanunnikova, S.S. Mikhailova, V.V. Aksenova // "Multifunctional Materials and Modeling", Apple Academic Press Inc., Canada. - 2015.- Chapter 20.- P. 189-202.
  7. Dorofeev G.A. XRD characterization of mechanically alloyed high-nitrogen nanocrystalline Fe-Cr system / G.A. Dorofeev, A.N. Lubnin, A.L. Ulyanov, L.V. Kamaeva, V.I. Lad´yanov, E.S. Pushkarev, V.A. Shabashov // Materials Letters.- 2015.- Vol. 159.- P. 493-497.
  8. Дорофеев Г.А. Твердофазный и твердо-жидкостный механохимический синтез нанокристаллических фаз внедрения на основе титана / Г.А. Дорофеев, В.И. Ладьянов, А.Н. Лубнин // Сб. научных трудов «Физико-технический институт - Материалы научных исследований», Ижевск, 2012.- С. 108-117.
  9. Дорофеев Г.А. Начальная стадия механохимического синтеза в экзотермической системе Ti-C / Г.А. Дорофеев, В.И. Ладьянов, А.Н. Лубнин, Ф.З. Гильмутдинов, Е.В. Кузьминых, С.М. Иванов // Изв. РАН. Сер. Физическая.- 2011.- Т. 75.- № 11.- С. 1520-1527.
  10. Nikonova R.M. Influence of structural state of carbon on formation of mechanocomposites Cu-C / R.M. Nikonova, N.S. Larionova, V.I. Ladyanov, V.V. Mukhalin // Journal of Alloys and Compounds.- 2016.- Vol. 679.- P. 125-132.
  11. Nikonova R.M. The influence of carbon (fullerite, graphite) on mechanical alloying of Cu-25 at % C composites / R.M. Nikonova, V.I. Ladyanov, N.S. Larionova // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics.- 2016.- Vol. 7.- No. 1.- P. 190-197.
  12. Сапегина И.В. Механическое легирование и интенсивная пластическая деформация нанокристаллических высокоазотистых сталей / И.В. Сапегина, Г.А. Дорофеев, Б.Е. Пушкарев, В.И. Ладьянов, Е.А. Печина // Тр. Международной научно-технической конференции «Современные металлические материалы и технологии» (СММТ'2011), С-Петербург, 22 - 24 июня 2011 г.- С. 111-113.
  13. Дорофеев Г.А. Алюмобаротермическое получение высокоазотистых безникелевых нержавеющих сталей / Г.А. Дорофеев, В.А. Карев, Е.В. Кузьминых, В.И. Ладьянов, А.Н. Лубнин, А.С. Ваулин, М.И. Мокрушина, С.А. Терешкина // Тр. Международной научно-технической конференции «Современные металлические материалы и технологии» (СММТ'2011) С-Петербург, 22 - 24 июня 2011 г.- С. 87-88.
  14. Лубнин А.Н. Механохимическое взаимодействие титана с жидкими углеводородами / А.Н. Лубнин, Г.А. Дорофеев, В.И. Ладьянов, В.В. Мухгалин, О.М. Канунникова, С.С. Михайлова, В.В. Аксенова // Химическая физика и мезоскопия.- 2013.- Т. 15.- № 3.- С. 423-431.
  15. Мухгалин В.В. Особенности нанокристаллизации аморфных Co-B-Si сплавов, полученных методами сверхбыстрой закалки и механического сплавления / В.В. Мухгалин, Г.А. Дорофеев, М.А. Еремина, В.И. Ладьянов, И.В. Сапегина // Физика металлов и металловедение. -2011.- Т. 112.- № 6.- С. 628-635.
  16. Дорофеев Г.А. Определение размеров наночастиц методами рентгеновской дифракции / Г.А. Дорофеев, А.Н. Стрелецкий, И.В. Повстугар, А.В. Протасов, Е.П. Елсуков // Коллоидный журнал.- 2012.- Т. 74.- № 6.- С. 710-720.
Патенты:
  1. Патент РФ на изобретение № 2446215, Способ выплавки стали, легированной азотом [Текст] / Кузьминых Е.В., Карев В.А., Дорофеев Г.А., Величко В.В., Ладьянов В.И., Ваулин А.С., Якушев О.С., Бабиков А.Б., Лубнин А.Н., Иванов С.М., Мокрушина М.И.; Заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук (RU), Зарегистрирован в Госреестре изобретений РФ 27.03.2012 г.
  2. Патент РФ на изобретение № 2469816, Способ получения сплава [Текст] / Карев В.А., Якушев О.С., Бабиков А.Б., Ладьянов В.И., Дорофеев Г.А., Кузьминых Е.В., Ваулин А.С.; Заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук (RU), Зарегистрирован в Госреестре изобретений РФ 20.12.2012 г.

 

3. Название результата: «Коррозионностойкие градиентные углеродные покрытия на поверхности железа, полученные методом высоковакуумного магнетронного напыления и ионнолучевого перемешивания»
Отдел физики и химии наноматериалов и Отдел Физики и химии поверхности ФТИ УрО РАН
Руководитель работы: к.ф-м.н. Бакиева О.Р..
Авторы:. к.ф-м.н. О.М.Немцова, к.ф-м.н. Д.Е.Гай
Направление: 8. «Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости».

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ EELFS СПЕКТРОВ

Впервые для анализа EELFS (Extended Energy Loss Fine Structure) спектров с перекрывающимися осцилляциями написана теория процессов возбуждения внутренних уровней атомов электронным ударом и построена математическая модель, позволяющая рассчитывать параметры локальной атомной структуры для двухкомпонентных и трехкомпонентных систем из экспериментальных данных. Предложенные теоретическая и математическая модели EELFS спектров с перекрывающимися осцилляциями позволяют проводить анализ атомной структуры сверхтонких поверхностных слоев систем 3d-металл - «легкий элемент» по экспериментальным данным. Развитие методики решения обратных задача в приложении к интегральным уравнениям по определению атомных парных корреляционных функций из экспериментальных EELFS спектров с перекрывающимися осцилляциями позволило впервые получить параметры локальной атомной структуры для тестовых систем MnO, Mn2O3, Mn3O4 по экспериментальным EELFS спектрам.

Список литературы:

  1. Ruts Yu.V., Guy D.E., Surnin D.V., Grebennikov V.I. Secondary Electron Fine Structure - A Method of Local Atomic Structure Charachterization // Experimental Methods in the Physical Sciences, ed. H.S. Nalwa, Volume 38: Advances in Surface Science, 2001, Chapter 3, Р. 191.
  2. Zheltysheva O.R., Guy D.E., Surnin D.V., Ruts Y.V., Grebennikov V.I. Multipolarity effects in ionization of the inner level of an atom by an electron impact in extended fine structures of K and L spectra of electron energy losses // Nuclear Instruments and Methods in Physics Reseach A. 2005. V. 543. P. 244.
  3. Бакиева О.Р., Гай Д.Е. Процессы многократного рассеяния в формировании M EELFS спектров 3d - металлов // ФТТ, 2010, том 52, выпуск 10 С.2040.
  4. Гай Д.Е., Бакиева О.Р., Сурнин Д.В. Процессы возбуждения внутренних уровней атомов вещества электронным ударом в формировании протяженных тонких структур спектров электронной эмиссии // Журнал структурной химии. 2011. Т52. Приложение, С.171.
  5. Гай Д.Е., Гребенников В.И., Бакиева О.Р., Сурнин Д.В., Деев А.Н. Спектроскопия протяженных тонких структур спектров энергетических потерь электронов (EELFS) для количественного анализа локальной атомной структуры сверхтонких оксидных пленок на поверхности 3d-металлов // Журнал структурной химии, 2008, т. 49, Приложение, С.180.
  6. О.Р.Бакиева, О.М.Немцова, Д.Е.Гай Определение параметров локальной атомной структуры сплавов методом протяженных тонких структур спектров энергетических потерь электронов // ФММ, 2015, т.116, №1, с.1-9.
  7. Бакиева О.Р., Немцова О.М., Сурнин Д.В., Гильмутдинов Ф.З., Колотов А.А., Гай Д.Е. Исследование ионно-модифицированной поверхности сплава Cu-Ni методом спектроскопии протяженных тонких структур энергетических потерь электронов// Химическая физика и мезоскопия. 2014. Том 16, №2. C. 241-249.
  8. О.Р.Бакиева, О.М.Немцова, Д.Е.Гай Определение параметров локальной атомной структуры сплавов Cu-Ni, Cu-Mn методом протяженных тонких структур спектров энергетических потерь электронов// ФММ, 2015, том 116, №1, с.31-39.
  9. О.Р.Бакиева, О.М.Немцова, Д.В.Сурнин, Д.Е.Гай Анализ локальной атомной структуры марганца и его оксидов методом спектроскопии протяженных тонких структур энергетических потерь электронов// ФТТ, 2015, том.57, вып.7, с.1420-1429.
  10. О.Р.Бакиева, О.М.Немцова, Д.В.Сурнин Анализ локальной атомной структуры марганца и его оксидов методом спектроскопии протяженных тонких структур энергетических потерь электронов// Поверхность, 2015, №10, с.53-58.
  11. Nemtsova O.M., Bakieva O.R. ELECTRON ENERGY LOSS SPECTROSCOPY EQUATION FOR SPECTRA WITH OVERLAPPING OSCILLATIONS AND ITS SOLUTION BY A REGULARIZATION METHOD // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2016. Т. 368. С. 103-111.

 

 
Вернуться