Навигация
Новости науки
Структура управления научной деятельностью
Научные направления
Научные мероприятия
Конкурсы и гранты
Программы, проекты
Научные публикации и издания
Повышение квалификации
Диссертационные советы
Защита диссертаций
Лучшие аспиранты
Зимняя школа будущего аспиранта
Интерактив
Научные ресурсы
Электронный архив открытого доступа
НИУ «БелГУ» приглашает
НИУ



НИУ

Теоретические и экспериментальные основы конденсированных сред с учетом мелкодисперсности состояний

Руководитель направления: Красильников Владимир Владимирович
Ведущие ученые в данной области: Назарова Марина Юрьевна - д.ф.-м.н., б/з. профессор / Афонин Андрей Николаевич - д.ф.-м.н., б/з. профессор / Савотченко Сергей Евгеньевич - д.ф.-м.н., доцент, зав. кафедрой

Состав научного коллектива:

  • Красильников Владимир Владимирович – д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, профессор.
  • Назарова Марина Юрьевна - д.ф.-м.н., б/з. профессор.
  • Афонин Андрей Николаевич - д.ф.-м.н., б/з. профессор.
  • Савотченко Сергей Евгеньевич - д.ф.-м.н., доцент, зав. кафедрой.
  • Никуличева Татьяна Борисовна – к.ф.-м.н., б/3, старший преподаватель.
  • Ковалева Марина Геннадиквна – к.ф.-м.н., б/3, руководитель лаборатории.
  • Сирота Вячеслав Викторович - к.ф.-м.н., б/3, руководитель ЦККИП НИУ БелГУ.
  • Лукьянова Ольга Александровна – аспирантка.
  • Полетаев Даниил Олегович – аспирант.

Актуальность, основные результаты и другая информация о научном направлении:

Физика конденсированного состояния бурно развивается в последние годы и актуальна как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Эта область науки открывает широкие возможности для применения компьютерных методов, в том числе методов компьютерного моделирования. Она требует многократного увеличения объема исследовательских работ на грани современных возможностей в области физики, химии, вычислительной техники и др. Современное научно-техническое развитие характеризуется освоением материи, в которой определяющими ее конечные свойства оказываются компоненты наномасштабного диапазона (молекулярные ассоциации, кластеры и др.). Получены материалы, в которых достигаемые свойства трудно объясняются с позиций микросостояний. Например, достаточно давно сущест вуют такие материалы как бериллиевая бронза, в которой многократно увеличивается прочность с выделением второй дисперсной фазы; высокопрочные чугуны с шаровидным графитом; в некоторых материалах проявляется высокотемпературная проводимость; в микроэлектронике наблюдается ряд нелинейных эффектов, связанных с переходом к субмикроскопическим размерам транзисторов и ряд других проявлений. Появилась настоятельная необходимость изучения более глубокого уровня строения материи – наноструктурных состояний. Практически это достигается развитием нанотехнологий, в реализации которых участвуют наноструктурные компоненты с размерами 1...100 нм. Получены компактные материалы, в которых индивидуальность компонентов (наночастиц) не теряется и это можно назвать наноструктурным состоянием. При этом материал приобретает существенно более высокие характеристики в сравнении с материалом традиционного производства (изменяются модуль упругости, удельная теплоемкость и др.). Частицы такого масштаба не только имеют новые особенные характеристики, но и меняют свойства систем (сред), в которых они могут находиться. Например, уже созданные материалы– наностекла, оптические наноматериалы, сверхпроводники, «синергетические» керамические материалы, новые сорта стали – обладают уникальными свойствами. Ряд приведенных материалов позволяет разрабатывать совершенно новые изделия, например, дисплеи из органики, устройства со сверхплотной компоновкой, фотоэлектронные преобразователи, волокна из углеродных трубок, нанокристаллические оптические устройства и т.д. Развитие в этом направлении требует многократного увеличения объема исследовательских работ на грани современных возможностей в области физики, химии, вычислительной техники и др. Должны развиваться аналитические (вейвлетанализ, фрактальный анализ и др.) и экспериментальные (электронная микроскопия высокого разрешения, методы спектрального анализа и т.п.) методы исследования.

Основные результаты, полученные в данном направлении:

Термодинамические свойства высокоэнтропийных систем на основе обобщения термодинамических функций и химического потенциала: построен метод расчета энтропии в модели неравновесной системы взаимодействующих частиц с помощью термодинамической теории возмущений; получена энтропия неравновесной системы слабо взаимодействующих частиц до второго порядка по их взаимодействию включительно. Показано, что полученная энтропия достигает максимума в равновесном состоянии системы при фиксированных заданных значениях энергии и числа частиц. Результаты расчета энтропии могут быть использованы для исследования высокоэнтропийных металлических и керамических материалов.

Описание структурно фазового состава композиционных систем типа многокомпонентных жаропрочных сплавов: развит термодинамический подход к конструированию многокомпонентных керамических систем в однофазном состоянии, являющихся более высокопрочными и термодинамически устойчивыми по сравнению с многофазными. Показано, что это возможно за счет подбора числа компонентов и соотношения их концентрации в системе, которые обеспечивают в расчетном составе повышенное значение энтропии смешения (а, следовательно, пониженное значение свободной энергии керамической системы). Пониженная свободная энергия системы обеспечивает устойчивость керамики при спекании. При этом, чем выше энтропия смешения, тем более выражены высокотемпературные прочностные характеристики системы. Для расчета числа компонентов и их концентрации в системе применяется формула Больцмана, из которой следует, что наибольшей энтропией смешения для данного числа элементов обладают системы эквиатомного состава. Полученные результаты являются новыми.

Проведено комплексное исследование структурно-фазового состояния и механических свойств сплавов, представляющих собой легированные алюминиды никеля, на примере систем, Ni-Al-Co-Ti и Ni-Al- Cr-Ti. Статистическая обработка экспериментальных данных, полученных для систем Ni-Al-Co-Ti и Ni-Al-Cr-Ti при температуре испытаний 1100° С, показывает, что для скорости высокотемпературной ползучести справедлив закон Нортона с индексами ползучести n=4 для сплава Ni-Al-Co-Ti и n=3 для сплава Ni-Al-Cr-Ti. Найденные кажущиеся энергии активации дают зависимости скорости ползучести от напряжения и температуры в соответствии с соотношениями: = для Ni-Al-Co-Ti для Ni-Al-Cr-Ti, что свидетельствует в пользу дислокационного механизма высокотемпературной ползучести данных сплавов. В исходном структурном состоянии в сплавах Ni-Al-Co-Ti и Ni-Al-Cr-Ti в центральной части междендритной области выделяется смесь γ и g'-фаз, а по периметру только g'-фаза. После испытания при 1100°С в междендритных областях данных сплавов происходит процесс динамической рекристаллизации. При этом деформация сплава Ni-Al-Co-Ti сопровождается формированием рафт-структуры.

Предложена модель роста зерен в тонкой пленке, обусловленного облучением, при условии, что на поверхность пленки падает поток ионов с небольшой энергией, такой, что в пленке не создается радиационных повреждений типа глубоких кратеров, а могут возникать лишь точечные дефекты и газовые микропузырьки в случае, когда поток ионов равномерно распределяется по поверхности пленки. Показано, что при больших дозах средний размер зерен в тонких металлических пленках достигает насыщения. Рассчитаны параметры теоретической зависимости среднего размета зерен при различных температурах отжига облученных пленок серебра и платины. Показано, что сформулированная модель адекватно описывает экспериментальные результаты.

Предложена новая феноменологическая модель, описывающая деформационный фазовый переход на основе нелинейного уравнения. Получена аналитическая зависимость напряжения течения кристаллов от температуры. Данное выражение применено для интерпретации экспериментальных результатов механических испытаний ряда сталей и сплавов.

По данным МАГАТЭ более 80% радиодиагностических процедур в мире проводится препаратами, меченными 99mТс. Изучена возможность применения нейтронных генераторов для получения 99mТс на основе ядерной реакции 98Мо(ng)99Мо. Показано, что при облучении металлического образца NatМо потоком тепловых нейтронов Ф0=4×1012 н.×см-2×с-1 в течение 24 часов, суммарная активность 99mТс при десятикратной экстракции через каждые 22.9 часа составит около 1 Ки. Наработанная активность 99mTc достаточна для применения в ядерной медицине на региональном уровне.

Предложена синергетическая модель, описывающая эволюцию дислокационных ансамблей на границах зерен и в приграничных областях под воздействием зернограничной диффузии в поликристаллических металлах и сплавах, в рамках которой возможна структурная сверхпластичность. Данная модель основана на системе эволюционных уравнений типа Лоренца для плотности дислокаций, плотности вакансий и плотности источников дислокаций типа Бардина Херринга, в которой роль управляющего параметра играет осмотическое давление, возникающее при зернограничной диффузии. Построены фазовые портреты в переменных, свидетельствующие о точке бифуркации Андронова – Хопфа рождения предельного цикла, а также о точке бифуркации рождения двумерного тора из предельного цикла в трехмерном пространстве.

Направления исследований:

Изучение закономерностей наноструктурных керамик.

Диффузионные процессы в неравновесных конденсированных средах с учетом мелкодисперсности состояний.

Моделирование ресурсосберегающей технологии композиционных материалов из техногенных силикатных продуктов металлургии.

Механическая обработка металлообъектов.

Математическое моделирование электрической дуги на основе магнитогазодинамического подхода.

Грантовая активность и хоздоговора за последние 5 лет:

Гранты: ФЦП, г/к №П713, ФЦП, г/к № 02.552.11.7017, ФЦП, г/к № 02.552.11.7032, ФЦП, г/к № 02.513.11.3160, ФЦП, г/к № 02.740.11.0399, ФЦП, г/к № 02.518.11.7122, ФЦП, г/к № 02.552.11.7066, ФЦП, г/к № 02.552.11.7004, РФФИ № 05-02-08179-щфи_а

Основные публикации за последние 5 лет:

V.V.Krasilnikov, V.V. Sirota, A.S. Ivanov, L.N. Kozlova, O.A,Luk’yanova and V.V. Ivanisenko. Investigation of the structure of Si3N4 – based ceramic Al2O3 and Y2O3 additives.//Glass and ceramics, Vol. 71, Nos. 1-2, May, 2014.

Красильников В.В., Савотченко С.Е. Колебания в реакционно-диффузионной системе с эффектом памяти и нелинейным затуханием.// Хімічна термодинаміка і кінетика: збірка доповідей ІІ Міжнародної наукової конференції . – Донецьк: ДВНЗ "ДонНТУ", 2012, СС. 63-64.

Е.В. Груздева, В.В. Сирота, В.В. Красильников, С.Е. Савотченко. Влияние давления прессования на свойства оксидных керамик // VII Международная конференция “Фазовые превращения и прочность кристаллов. Сборник тезисов. Черноголовка. 2012. С. 115.

Купленников Э.Л., Кандыбей С.С., Красильников В.В. Нейтроны и онкология // Научные ведомости БелГУ. Серия "Математика.Физика", 2012.-№23 (142). -Выпуск 29. - С.137-163.

Н.В. Камышанченко, Н.М. Неклюдов, А.С. Бакай, В.В. Красильников. Введение в основы физики аморфного и стеклообразного состояния твердых тел.: учебное пособие. – Белгород: ИПК НИУ «БелГУ». 2012. 320 с.

Жиляков Е.Г., Заливин В.В., Красильников В.В.Связь распределения энергии ив частотной области с геометрией пространственных структур на изображении//Вопросы радиоэлектроники,срия "Электронная вычислительная техника-Вып.1-2012г.с.77-86

Ivanov O., Dansina E., Tuchina U, Sirota V. Ferroelectricity in SrTiO3-BiScO3 system // Physica Status Solidi (b) – 2011. – Vol. 4. – P. 1006 – 1009.

Кулумбаев, Э.Б. Метод расчета магнитного поля в магнитогидродинамических моделях электрической дуги / Э.Б. Кулумбаев, Т.Б. Никуличева // Математическое моделирование. – 2012. – Т. 24, № 10. – С. 40–50.

Кулумбаев, Э.Б. Взаимодействие плазменных струй в двухструйной электрической дуге / Э.Б. Кулумбаев, Т.Б. Никуличева // Теплофизика высоких температур. – 2012. – Т. 50, №4. – С.483–490.

Кулумбаев, Э.Б. К механизму перетекания тока между струями в двухструйной электрической дуге / Э.Б. Кулумбаев, Т.Б. Никуличева // Письма в ЖТФ. – 2013. – Т. 39, вып.1. – С.3–10.

Krasil'nikov V.V. Statistical model of the crystallite size distribution in irradiated thin metal films / Krasil'nikov V.V., Savotchenko S.E. // Russian metallurgy (Metally). 2011. Volume 2011. Issue 1. pp. 91-97.

Krasilnikov V.V. Effect of secondary processes on material hardening under low temperature radiation/ Krasilnikov V.V., Savotchenko S.E.//Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2010. 74 (11) , pp. 1555.

Krasil'nikov V.V. Phenomenological model of yield strength temperature dependence for irradiated materials / Krasil'nikov V.V., Savotchenko S.E., Parkhomenko //Russian metallurgy (Metally). 2010. Vol. 2010. № 4. pp. 292-295.

Купленников, Э.Л. Нейтроны и онкология [Текст] /Купленников Э.Л., Кандыбей С.С., Красильников В.В. // Научные ведомости БелГУ. Серия "Математика.Физика", 2012.-№23 (142). -Выпуск 29. - С.137-163 (0,488).

Красильников, В. В. Исследование зависимости параметров структуры и механических свойств керамики на основе диоксида циркония от давления прессования [Текст] / Красильников В. В., В.В. Сирота, Е.В. Груздева, Савотченко С.Е.// Деформация и разрушение материалов, №5, 2013. С. 46-48 (0,147).

Список защищённых диссертационных работ, выполненных в рамках данного научного направления, за последние 5 лет:

Докторская диссертация. Савотченко Сергей Евгеньевич. «Влияние дальнодействия на диффузионные процессы в неравновесных конденсированных средах». 2011г.

Кандидатская диссертация. Никуличева Татьяна Борисовна. «Развитие метода математического моделирования двухструйной электрической дуги на основе магнитогазодинамического подхода» 2013г.

Кандидатская диссертация. Прозорова Майя Сергеевна. «Закономерности формирования, особенности структуры и свойства наноструктурных керамических покрытий из оксида алюминия».


Нашли ошибку? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Сообщение об ошибке автоматически отправится в редакцию.
Пользователям
Быстрый переход
Актуально
V Всероссийский Фестиваль науки
109852031 посещений
37469434 уникальных
38428 заходили сегодня
171 сейчас онлайн
12+

Оставайтесь с нами:
RSS YouTube Facebook
Twitter VK Instagram

Вверх