Научно-исследовательский институт материаловедения и инновационных технологий
Структура НИИ
Институт является самым результативным по удельной публикационной активности по сравнению с другими научно- исследовательскими учреждением РФ, выполняющим НИОКР в области конструкционных и функциональных металлических материалов.
Структура НИИ включает две основные научно-исследовательские лаборатории и центр, который обеспечивает эксплуатацию всего комплекса научно-исследовательского и технологического оборудования:
В Институте 59 научных работников и инженеров, из них 5 докторов наук и 22 кандидата. Ежегодно задействовано в выполнении НИР не менее 24 студентов и аспирантов. Объем выполненных НИОКР, выполненных в течение последних 5 лет около 1 млрд. рублей.
Институт имеет полный комплекс оборудования для выполнения НИОКР в области материаловедения металлических и керамических материалов, а также набор технологического оборудования, который обеспечивает опытно-промышленную апробацию разрабатываемых новых технологий и материалов. Общая стоимость оборудования составляет свыше 1,5 млрд. рублей (25 млн. долларов США).
Направления исследований
В настоящее время институт материаловедения и инновационных технологий выполняет исследования в области следующих материалов
- Теплотехнические стали для энергетических установок, работающих при высоких температурах.
- Низкоуглеродистые высокопрочные стали, в том числе биметаллы, для железнодорожного транспорта, судовых конструкций, труб, спецтехники, криогенных применений.
- Стали со сверхвысокой пластичностью при комнатной температурой для корпусов автомобилей.
- Алюминиевые и медные сплавы электротехнического применения.
- Алюминиевые сплавы для авиакосмической промышленности и спецтехнике.
- Титановые сплавы для авиакосмической промышленности.
- Жаропрочные высокоэнтропийные сплавы для авиакосмической промышленности.
- Технология сварки трением с перемешиванием для производства транспортных средств и авиакосмической промышленности.
Уникальные исследования НИИ
Специфика работы сотрудников института такова, что в ее процессе разрабатываются новые материалы, которые обладают уникальными свойствами. Перспективные группы материалов, которые создаются и изучаются на базе Института:
- Высокоэнтропийные сплавы. Возможности традиционных подходов к созданию новых сплавов и технологий во многом исчерпаны и уже не приводят к существенному повышению свойств. Так, разработка металлических материалов заключается в подборе легирующих элементов для получения требуемых характеристик сплава, основанного на одном компоненте. Однако вариативность подбора легирующих элементов уже практически ограничена. Около 15 лет назад была предложена принципиально новая концепция легирования, основанная на переходе от традиционной парадигмы «базовый элемент и легирующие добавки» к разработке металлических сплавов с несколькими основными элементами, взятыми в приблизительно равных атомных концентрациях, которые получили название высокоэнтропийные. Хотя высокая энтропия смешения, как было показано позже, не является ни достаточным, ни необходимым условием фазообразования в таких сплавах, однако, было принято сохранить этот термин с целью их выделения в отдельный класс. Микроструктура ВЭСов подобна микроструктуре обычных сплавов, но твердый раствор является многоэлементным, что создает условия для твердорастворного упрочнения, и в нем могут быть выделены частицы упрочняющих фаз, обеспечивающих дисперсионное упрочнение. Данная концепция предложила обширную возможность исследования и открытия принципиально новых классов сплавов для конструкционных и функциональных применений.
В НИИ Материаловедения и перспективных технологий НИУ БелГУ в настоящее время ведутся интенсивные исследования в области высокоэнтропийных сплавов для применений в качестве конструкционных материалов, поддерживаемые проектами РНФ, РФФИ и другими источниками. Можно выделить два наиболее перспективных с точки зрения потенциальных применений направления. Первое – разработка сплавов на основе металлов с высокой температурой плавления и относительно низкой плотностью для использования в качестве жаропрочных и жаростойких материалов в изделиях аэрокосмической техники, в первую очередь – в деталях газотурбинных двигателей. Второе – создание сплавов на основе переходных металлов, легированные элементами внедрения, с уникальным соотношением прочности, пластичности, и вязкости при криогенных температурах, для широкого спектра изделий машиностроительной продукции используемой при пониженных температурах. Предполагается, что помимо достижения уникального комплекса механических свойств в этих сплавах будут предложены пути снижения их стоимости за счет увеличения доли более дешевых компонентов при сохранении высоких эксплуатационных характеристик сплавов.
- Сварка трением с перемешиванием. В настоящее время ведется работа по сварке трением с перемешиванием алюминиевых сплавов. Одновременно ведутся работы по сварке нержавеющих сталей аустенитного класса и мартенситного класса. Кроме того, разработана технология сварки трением с перемешиванием автосталей с высоким содержанием Mn, которые являются сталями со сверхвысокой пластичностью при комнатной температуре и применяются для производства корпусов автомобилей. Получение сварных изделий из высокохромистых сталей мартенситного класса и аустенитных сталей с высоким содержанием Mn позволяет получать уникальные конструкции. Именно низкая свариваемость этих материалов препятствует их практическому применению несмотря на высокий комплекс служебных свойств. Кроме того, в настоящее время прорабатывается вопрос получения сварного соединения труб из алюминиевого сплава с добавками бора. Это абсолютно новый сплав, который планируется применять в реакторостроении.
- Теплотехнические стали для энергетических установок, работающих при высоких температурах. Разработан ряд новых сталей, демонстрирующих более высокие свойства. Чем существующие материалы. Все они относятся к новому поколению теплотехнических сталей мартенситного класса.
Основные достижения коллектива
- Доля института в РФ в области материаловедения металлических материалов (доля в публикациях российских ученых в журналах Q1 – 20%). Всего за последние 5 лет в Scopus опубликовано 339 статьи.
- Доля в защитах аспирантов по материаловедческим специальностям – 7%, а доля в подготовке аспирантов мирового уровня (3-4 статьи Q1 в автореферате – 70%).
- Кайбышев Р.О. и Степанов Н.Д. были удостоены премии ElsevierAward 2018, Кайбышев Р.О. – как самый высокоцитируемый ученый РФ в категории «Engineering&Technology»; Степанов Н.Д. – как молодой ученый. Индекс Хирша у Кайбышева Р.О. – 47. Шесть сотрудников имеют индекс Хирша более 20.
- Институт внес основной вклад во вхождение НИУ «БелГУ» в ТОП-100 Шанхайского предметного рейтинга по направлению «Металлургический инжиниринг» (НИУ «БелГУ» и МИСиС занимали в 2017-2018 гг. 76-100 место с примерно одинаковым количеством баллов – МИСиС имеет больше баллов за количество публикаций (50% от максимума), а НИУ «БелГУ» имеет почти 90% от максимума за цитирование).
- Институт внес существенный вклад в попадание НИУ «БелГУ» как в общий рейтинг THE 801-1000 место (НИУ «БелГУ» делит 14-15 место среди вузов РФ в этом рейтинге с МГТУ им. Баумана), так и в предметный рейтинг THE-PhysicalSciences на 601-800 позиции в месте с ДВФУ, УрФУ, Нижегородским ГУ, Новосибирским ГУ, РУДН и Саратовским ГУ.
- Институт внес существенный вклад в попадание НИУ «БелГУ» в рейтинг изобретательской активности университетов России-2020. В 2020 году вуз вошел в предметные рейтинги: в предметный рейтинг по инженерным наукам – в группу 15-16, в предметный рейтинг по материаловедению – также в группу 15-16.
Кайбышев Р.О. - лауреат премии ElsevierAward 2018
Степанов Н.Д. - лауреат премии ElsevierAward 2018
Коммерциализуемые разработки НИИ
- Теплотехнические стали нового поколения мартенситного и аустенитного классов и технологии их обработки для тепловых энергетических блоков, работающих на угле на суперсверхкритических параметрах пара;
- Твердосплавные инструменты оригинальной конструкции для сварки трением с перемешиванием трудносвариваемых материалов, в том числе многофазных наноструктурированных автолистовых сталей нового поколения;
- Технология сварки трением с перемешиванием составных алюминиевых дисков автомобильных колёс;
- Высокопрочные наноструктурные прутки, листы и фольги из титана, никеля, меди, ниобия, тантала, алюминия, железа и их сплавов.
- Методы и технологии измельчения микроструктуры в полуфабрикатах материалов металлической и интерметаллидной основы.
- Способы термической и термомеханической обработки материалов металлической и интерметаллидной основы для получения высокого комплекса механических и эксплуатационных свойств.
Информацию предоставила О.Н. Вагина 20.04.2020
Назад в раздел
Нашли ошибку? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Сообщение об ошибке автоматически отправится в редакцию.
