МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория электромагнитных методов производства новых материалов

О лаборатории

Наименование проекта Перспективные технологии создания новых материалов

Ссылка на официальный сайт

№ договора:
11.G34.31.0051

Наименование ВУЗа:
ФГБОУ ВПО "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

Области научных исследований:
Науки о материалах

Цель проекта:
Создание и развитие современной научно-учебной лаборатории электромагнитных методов консолидации новых материалов.

Основные задачи проекта:
1. Приобретение и наладка оборудования для спарк-плазменной, микроволновой, магнитно-импульсной и высоковольтно-импульсной консолидации новых материалов и синтеза наноматериалов, обучение персонала.
2. Аналитический обзор методов исследования процессов консолидации порошковых материалов с применением электромагнитных полей. Создание комплексной базы данных публикаций в вышеуказанной области исследований.
3. Экспериментальное исследование фундаментальных закономерностей процессов консолидации и установление основных определяющих параметров для спарк-плазменной, микроволновой, магнитно-импульсной и высоковольтно-импульсной консолидации порошковых материалов и синтеза наноматериалов.
4. Проведение прикладных исследований по консолидации с применением электромагнитных полей функционально-структурированных керамических и металлических материалов (в том числе с нано-дисперсным упрочнением).
5. Разработка уточненных определяющих модельных соотношений для спарк-плазменной, микроволновой, магнитно-импульсной и высоковольтно-импульсной консолидации порошковых материалов.
6. Сравнительный анализ исследованных методов консолидации с применением электромагнитных полей. Исследование возможностей комбинированных спарк-плазменной, микроволновой, магнитно-импульсной и высоковольтно-импульсной технологий.
7. Обобщение результатов исследований, уточнение долговременных целей и научных перспектив лаборатории на основе проведенных научных работ.

Ведущий учёный

vu mini 51 

ФИО: Олевский Евгений Александрович

 

Ученые степень и звание:
Distinguished Professor (Заслуженный Профессор), PhD

Занимаемая должность:
- Заслуженный Профессор кафедры машиностроения (Mechanical Engineering),
- Директор Лаборатории Порошковых Технологий,
- Директор Докторантуры Инженерного Факультета,
- Заместитель Директора Центра Вычислительных Технологий Государственный Университет Калифорнии, г. Сан-Диего (San Diego State University).

Области научных интересов:
Перспективные технологии создания новых материалов

Научное признание:

Профессор Олевский является признанным международным экспертом и ведущим научным сотрудником в области порошкового материаловедения. Более 200 статей и более 150 приглашенных лекций и научных докладов стали результатом его исследовательской деятельности.

- Почетный член Американского Керамического Общества (2011)
- Почетный член Американского Общества Инженеров-Механиков (2008)
- Почетный член Международного Института Спекания (2002)
- Лауреат Фонда Гумбольдта (1992)
- Премия выдающегося исследователя имени А. Джонсона (2006)
- Премия Президента Госуниверситета Сан-Диего за выдающиеся успехи в управлении исследовательско-преподавательской деятельностью (2010)
- Награда Ассоциации выпускников Госуниверситета Сан-Диего (2009)
- Премия «25 Лучших» Госуниверситета Сан-Диего (2005)
- TRW премия за выдающиеся успехи в преподавании (2000)
- Премия «Карьера» Национального Фонда Науки США (2000)
- Награда Корейской Ассоциации Порошковой Металлургии (2010)


1. E. Olevsky, H.J. Dudek, and W.A. Kaysser, HIPing conditions for processing of metal matrix composites using continuum theory for sintering I. Theoretical analysis, Acta Met. Mater., 44, 707-713, (1996)
2. E. Olevsky, Theory of sintering: from discrete to continuum, Mater. Sci. & Eng. R., 23, 41-100 (1998)
3. E.A. Olevsky and R.M. German, Effect of gravity on dimensional change during sintering, I. Shrinkage anisotropy, Acta Mater., 48, 1153-1166 (2000)
4. M. Braginsky, V. Tikare, and E. Olevsky, Numerical simulation of solid state sintering, Int. J. Solids and Structures, 42, 621-636 (2005)
5. E. A. Olevsky, B. Kushnarev, A. Maximenko, V. Tikare, and M. Braginsky, Modeling anisotropic sintering in nanocrystalline ceramics, Phil. Mag., 85, 2123-2146 (2005)
6. E. Olevsky and L. Froyen, Constitutive modeling of spark-plasma sintering of conductive materials, Scripta Mater., 55, 1175-1178 (2006)
7. S. Nemat-Nasser, A. Maximenko, and E. Olevsky, Modeling of plasticity of thin metal membranes, J. Mech. Phys. Solids, 54, 2474-2494 (2006)
8. E. Olevsky, V. Tikare, and T. Garino, Multi-scale modeling of sintering – A Review, J. Amer. Ceram. Soc., 89 (6), 1914-1922 (2006)
9. E. Olevsky, S. Kandukuri, and L. Froyen, Consolidation enhancement in spark-plasma sintering: Impact of high heating rates, J. App. Phys., 102, 114913-114924 (2007)
10. E. Olevsky and L. Froyen, Influence of thermal diffusion on spark-plasma sintering, J. Amer. Ceram. Soc., 92, S122-132 (2009)

Результаты исследований

Наиболее важные фундаментальные теоретические результаты включают:

разработана первая в мире методика прямого мульти-масштабного моделирования процессов спекания;
разработан принципиально новый экспериментальный подход мультистадийной дилатометрии под нагрузкой, который может быть эффективно использован для выяснения основного механизма спарк-плазменного спекания;
разработаны не имеющие предыдущих аналогов идеи межчастичного теплового баланса в процессах спарк-плазменного спекания и высоковольтного компактирования;
предложены новые оригинальные идеи влияния геометрии межчастичных контактов на эффективность спарк-плазменного спекания;
впервые разработаны полно-связанные конечно-элементные модели процесса горячего прессования, активированного Джоулевым нагревом;
впервые в мировой практике предложены модели массопереноса при микроволновом спекании под действием пондеромоторных сил;
произведено оригинальное описание физики уплотнения в процессе магнитно-импульсного прессования.

Наиболее важные прикладные результаты включают:

Получены положительные данные предварительных экспериментов по впервые осуществленному мгновенному спарк-плазменному уплотнению порошка карбида кремния – материала с различными областями применения, включая компоненты высоко-температурных газовых турбин, дизельные системы фильтров, износостойкие инструменты для обработки материалов, оболочки твэлов, и др.
Проведены успешные эксперименты по консолидации с помощью спарк-плазменного спекания и высоковольтного компактирования железо-титановых композитов, порошков карбида ванадия, тантала, нитрида циркония, дисперсно-упрочненных оксидами порошков феритно-мартенситных сталей (ДУО сталей) с уникальными радиационно-защитными свойствами.
Сотрудники лаборатории проводят теоретический и экспериментальный анализ процессирования различных видов структурированных порошковых материалов, включая спекание слоистых керамических композитов для топливных ячеек и твердых сплавов, получаемых жидкофазным спеканием.

Возможность коммерциализации и внедрения в производство уже полученных результатов:

В настоящий момент коллектив лаборатории проводит научные исследования по направлению «Прорыв», дополнительно спонсируемые ОАО ВНИИНМ по двум темам по созданию с помощью электромагнитных методов консолидации новых видов реакторных сталей, а также принципиально новых видов реакторного топлива, позволяющего кардинально повысить эффективность и экологическую чистоту работы ядерных реакторов:

«Адапатация современных методов получения нано-структурных материалов и методик тонких структурных исследований применительно к оболочечным ферритно-мартенситным сталям» и
«Разработка элементов технологии, неразрушающих и дистанционных методов контроля таблеток и твэлов при рефабрикации нитридного смешанного топлива».

M.S. Yurlova, A.N. Novoselov, Y.‐S. Lin, O.N. Sizonenko, E.G. Grigoryev, O.L. Khasanov, E.A. Olevsky Field‐assisted powder synthesis and consolidation of Fe–Ti–C metal–ceramic composites // Advanced engineering materials. 2014. V. 16. Is. 6. pp. 785 791.

E.G. Grigoryev, L.Yu. Lebedeva, O.L. Khasanov, E.A. Olevsky Structure of Zirconium Alloy Powder Coatings Processed by High Voltage Electric Discharge Consolidation // Advanced engineering materials. 2014. V. 16. Is. 6. pp. 792 796.

I. Bogachev, E. Grigoryev, O. L. Khasanov, E. Olevsky Fabrication of 13Cr-2Mo ferritic/martensitic oxide-dispersion-strengthened steel components by mechanical alloying and spark-plasma sintering // JOM. 2014. V. 66. Is. 6. Pp. 1020 1026.

D. Giuntini, X. Wei, A.L. Maximenko, L. Weia, A.M. Ilyina, E.A. Olevsky Initial stage of Free Pressureless Spark-Plasma Sintering of vanadium carbide: Determination of surface diffusion parameters. J. of Ref. Met. and Hard Mater., (2013)

Yurlova M.S., Demenyuk V.D., Lebedeva L.Y., Dudina D.V., Grigoryev E.G., Olevsky E.A. Electric pulse consolidation: an alternative to spark plasma sintering //Journal of Materials Science. – 2013. – С. 1-34.

Olevsky, E.A.; Aleksandrova, E.V.; Ilyina, A.M.; Dudina, D.V.; Novoselov, A.N.; Pelve, K.Y.; Grigoryev, E.G. Outside Mainstream Electronic Databases: Review of Studies Conducted in the USSR and Post-Soviet Countries on Electric Current-Assisted Consolidation of Powder Materials. Materials 2013, 6, 4375-4440.

E.A. Olevsky, A.A. Bokov, G.Sh. Boltachev, N.B. Volkov, S.V. Zayats, A.M. Ilyina, A.A. Nozdrin, S.N. Paranin Modeling and optimization of uniaxial magnetic pulse compaction of nano-powders. Acta Mechanica, (2013)

E.A. Olevsky, A.L. Maximenko, and E.G. Grigoryev, Ponderomotive effects during contact formation in microwave sintering, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., 21, 055022 (2013)

E. Olevsky, I. Bogachev, A. Maximenko, Spark-plasma sintering efficiency control by inter-particle contact area growth: A viewpoint, Scripta Mater., 69, 2, 112–116 (2013)

D. Wei Ni, E. Olevsky, V. Esposito, T.T. Molla, Søren P. V. Foghmoes, R. Bjørk, H.L. Frandsen, E. Aleksandrova, N. Pryds. Sintering of Multilayered Porous Structures: Part II–Experiments and Model Applications. J. Am. Ceram. Soc., 1–8 (2013)

Back to top