ЗАМЕТКИ О РАБОТЕ ЛАБОРАТОРИИ "ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ"

О специфике вопроса

      Неизбалованному обилием учебных часов по дисциплине "Химия" читателю газеты трудно в это поверить, но материал темы "Металлы", излагаемый, согласно стандартному плану, в течении нескольких часов, мог бы быть существенно расширен. Расширен за счет раздела "Металлохимия", описывающего свойства веществ, которые состоят только из атомов металлов. Эти вещества получили название интерметаллиды, и представлены они более чем 6 миллионным отрядом химических соединений. Именно наличие или отсутствие таких веществ в составе сплавов зачастую оказывает решающее влияние на их механические, технологические и специальные свойства. А если учесть, что на сегодняшний день подавляющее большинство металлургической продукции производится переделом через жидкую фазу, становится ясно - информация о характере взаимодействия компонентов в расплавах является ключевой для грамотной разработки и проведения соответствующих технологий.

      Температура современных металлургических процессов достигают 2000 С, а результатом их проведения является самая разнообразная продукция: от стотонных отливок до микрограммовых монокристаллических металловолокон, от жаропрочных сплавов с каркасной структурой до не имеющих кристаллического строения аморфных металлоизделий. Изучением теоретических основ процессов, приводящих к образованию такого многообразия материалов и их свойств, занимается коллектив нашей лаборатории.

Суть дела

      Невозможно заглянуть непосредственно во внутрь вещества и увидеть, какие процессы протекают при образовании сплавов из атомов отдельных металлов. Подсмотреть внутреннюю жизнь металлов и сплавов исследователям помогают дифракционные методы анализа. Они позволили расшифровать структуру и объяснить особенности взаимодействия компонентов подавляющего большинства интерметаллидов. Но для жидких расплавов их неэффективность соизмерима только с дороговизной соответствующего оборудования. Поэтому актуальным становится получение информации о характере взаимодействия компонентов расплавов из результатов измерения других более "доступных" структурно-чувствительных свойств: термодинамических, реологических, акустических.

      Именно с этой целью в нашей Лаборатории функционирует высокотемпературная калориметрическая установка, в которой в условиях вакуума или в инертной атмосфере можно проводить исследования тепловых эффектов при взаимодействии компонентов расплавов. Температурный "потолок" установки составляет 1800 С, что позволяет нам экспериментировать со многими металлами, включая тугоплавкие, и их сплавами. Конструкция установки защищена авторским свидетельством и, по отзывам специалистов, соответствует современным мировым стандартам, так же, как и реализованные на ней методики измерения термодинамических свойств.

      Объектами наших исследований являются сплавы на основе переходных металлов - железа, никеля, кобальта, меди. На сегодняшний день изучено их взаимодействие с такими компонентами, как ванадий, хром, марганец, титан, циркрний, гафний, редкоземельные металлы. Последний цикл экспериментальных работ лаборатории был посвящен изучению термодинамических свойств расплавов, склонных к аморфизации закалкой из жидкого состояния. Его задачей являлось установление физико-химических факторов, способствующих образованию металлических стекол. Результаты этих исследований вызвали интерес коллег в стране и за рубежом, способствовали росту цитирования наших работ, послужили поводом к приглашениям для участия в работе престижных международных конференций, позволили с успехом участвовать в конкурсах на получение международных научных грантов.

Теория - в изложении на "пальцах"

      Естественно, первичная экспериментальная информация о свойствах расплавов ценна сама по себе для специалистов, которые работают в области создания материалов с заданным комплексом свойств. Но для нас она еще и ключ к пониманию фундаментальных закономерностей процессов, протекающих при образовании этих материалов. С этой целью в Лаборатории выполняется цикл теоретических работ, который включает в себя математическое моделирование процессов, построение феноменологических моделей взаимодействия компонентов расплавов, моделирование электронного строения объектов исследования и расчеты термодинамических параметров сплавообразования из первых принципов. Новым направлением наших теоретических исследований стала оптимизация информации о термодинамических свойствах и фазовых равновесиях в системах на основе переходных металлов.

      Такой спектр идей не может быть реализован в стенах одной лаборатории. Поэтому мы поддерживаем тесные связи с крупнейшими научными центрами: Институтом проблем материаловедения НАН Украины, Киевским национальным университетом, Институтом стали и сплавов (Россия), Институтом физической химии конденсированного состояния веществ (Германия). Нельзя не вспомнить и тесные научные связи, которые установлены внутри Академии с сотрудниками кафедры САПР.

      Подводя итог, вспомню широко известную, но от того не менее верную, мысль, которая помогает нам в повседневной работе: не следует бояться браться за самые трудные задачи, ведь самые интересные из них впереди. А дорогу осилит идущий.

М.А.Турчанин, к.т.н., доцент