ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ им. А.А. Байкова РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

ОБ ИНСТИТУТЕ→Лаборатории

Лаборатория новых металлургических процессов и сплавов (№24)

Историческая справка

Лаборатория новых металлургических процессов была создана в 1986 году по инициативе чл.-корр. Академии наук СССР, лауреата Ленинской и Государственной премии СССР Манохина Анатолия Ивановича. Научные исследования лаборатории всегда имели большое прикладное значение для различных сфер народного хозяйства и оборонно-промышленного комплекса.

Результаты работ неоднократно отмечались высокими наградами государства, Российской академии наук, мировых и российских научных сообществ. В том числе, были разработаны и внедрены в промышленность новый метод электроимпульсной обработки слитков, приводящий к снижению степени химической неоднородности и измельчению структуры металла, новая технология производства кислородно-конверторной стали, позволяющая повысить объемы использования металлического лома, новые аморфные металлические материалы для производства тензорезисторов, износостойкие микрокристаллические материалы для порошковой металлургии и др.

Направления деятельности

В настоящее время основными направлениями фундаментальных научных исследований лаборатории №24 ИМЕТ РАН являются:

1. Коллоидные биологические системы и регуляторы роста на основе растворов и порошков наночастиц различных металлов и неметаллов (подробнее на www.colbis.ru).

2. Высокопрочные алюминиевые и магниевые сплавы с улучшенными механическими и специальными свойствами (подробнее на www.sl-alloys.ru).

3. Аморфные ферромагнитные микропровода, полученные методом Улитовского-Тейлора.

Коллоидные биологические системы – это уникальные комплексы микроэлементов, в которых ежедневно нуждаются все живые организмы (растения, животные, человек). К коллоидным биологическим системам относят жидкие растворы природных минеральных веществ для производства биоактивных добавок и лекарственных препаратов. В коллоидном растворе наночастицы разных элементов находятся в постоянном движении и не выпадают в осадок. За счет своих мельчайших размеров такие частицы легко проникают в растительные и животные клетки, повышают их биологическую активность, укрепляют здоровье и иммунитет.

Разработанные в лаборатории растворы наночастиц железа, серебра, меди, цинка, селена, кремния и др. могут применяться в сельском хозяйстве, косметологии, фармацевтике и пищевой промышленности. Различные коллоидные растворы эссенциальных (необходимых человеку) элементов используют в качестве сырья при производстве биологически активных добавок (БАДов) и лекарств.

В лаборатории №24 ведутся исследования фундаментальных основ комплексного физического воздействия нанопорошков железа и оксидов железа на живые организмы и растения. Разработан и запатентован химико-металлургический способ производства нанопорошков железа (патент РФ №2058223). На основе этих порошков в Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации зарегистрирован биологически активный препарат, ускоряющий рост растений и животных, утверждено наставление по применению этого препарата, технические условия производства и способы применения.

В течение многих лет проводились исследования воздействия наноразмерных препаратов на сельскохозяйственные культуры, животных, птицу, рыбу в различных климатических зонах. Полученные результаты в Подмосковье, Калужской, Белгородской, Челябинской, Курганской и Рязанской областях, в Краснодарском, Ставропольском краях, а также в Армении, Белоруссии, Латвии, Украине, Киргизии, Узбекистане, Венгрии доказали высокую экономическую эффективность применения таких препаратов без существенного изменения технологий с/х производства. Многолетние исследования подтвердили высокие показатели (15-90%) прироста сельскохозяйственной продукции при использовании наноматериалов. Подробные результаты применения наноматериалов изложены в книге: Алпатов А.А., Фолманис Г.Э., Федотов М.А. Биологически активные наноматериалы в сельском хозяйстве (https://elibrary.ru/item.asp?id=47949901).

В направлении легких сплавов ведется разработка высокопрочных Al и Mg сплавов с повышенными механическими и специальными свойствами. В лаборатории разработаны технологии, позволяющие увеличивать на 20-30 % прочностные характеристики используемых Al и Mg сплавов. Для изготовления высокопрочных полуфабрикатов и заготовок применяются методы центробежного литья, гранульной металлургии, обработки расплава ультразвуком, легирования и модифицирования, армирования нанопорошками и различными волокнами, изотермической штамповки с дополнительными сдвиговыми деформациями и др. Прочностные свойства заготовок из алюминиевых сплавов, полученных в ИМЕТ РАН, достигают прочности 75 кгс/мм2, из магниевых сплавов – до 45 кгс/мм2. Особое внимание уделяется центробежному литью высокопрочных Al и Mg сплавов, в том числе крупных (до 1,5 м в диаметре) кольцевых заготовок. Запатентовано несколько способов центробежного литья.

Коммерческими продуктами этого направления являются кольца, фланцы, полосы, прутки, трубы и другие изделия широкой гаммы высокопрочных алюминиевых и магниевых сплавов для авиационно-космической, оборонной, автомобильной промышленности, которые значительно снижают вес конструкций. Производственный цех лаборатории площадью 2500 м2 позволяет выпускать опытно-промышленные партии высокопрочных изделий из Al и Mg сплавов объемом до 120 т в год.

В ИМЕТ РАН впервые в мире разработана промышленная технология получения ферромагнитного аморфного микропровода диаметром 50-120 мкм методом Улитовского-Тейлора. Особая доменная структура таких проводов обеспечивает высокие сенсорные свойства в слабых электромагнитных полях. Сочетание уникальных характеристик проводов (высокая прочность, сверхупругость, биосовместимость, коррозионная стойкость, сенсорные свойства) открывает широкие возможности различного применения данной продукции.

В качестве перспективных направлений, по которым в ИМЕТ РАН уже созданы и испытаны опытные образцы, следует считать идентификацию и кодирование изделий, а также создание стресс-чувствительных датчиков и систем бесконтактного мониторинга механических напряжений силовых конструкций, труб, цистерн, баков и баллонов высокого давления.

Идентификация и защита от подделок особо важных изделий основана на том, что незаметные тончайшие кусочки микропровода (метки), введенные в определенные места изделий, позволяют впоследствии с помощью специального детектора идентифицировать подлинность продукции, а также контролировать ее хищение и несанкционированный вынос с предприятия. Дополнительная кодировка аморфного микропровода позволяет увеличить объем записываемой информации на такую “метку” (наименование производителя, дату и время изготовления, срок службы и пр.).

Особый интерес представляет использование аморфных стресс-чувствительных датчиков в системах бесконтактного контроля механических напряжений металлов и композитов. Нанесение на поверхность силовых конструкций, крыльев, винтов, рам, шпангоутов, труб, баков, баллонов и др. специальной аморфной нити позволяет дистанционно осуществлять мониторинг уровня их нагрузки и деформаций. Данный способ является уникальным, новым методом неразрушающего контроля.

Лаборатория новых металлургических процессов и сплавов (№24) располагает высокой квалификацией сотрудников и всем необходимым оборудованием для выполнения НИР и НИОКР под конкретные задачи Заказчика. Опытно-промышленные партии изделий могут изготавливаться также по договору поставки научно-технической продукции.

Руководители научных направлений лаборатории №24

Заместитель директора ИМЕТ РАН,

д.э.н., проф., действительный государственный

советник РФ 2 кл. Алпатов Андрей Алексеевич

www.andrey-alpatov.ru

aaalpatov@imet.ac.ru тел. (499) 135-9490

Направление нанопорошков:

д.т.н. Фолманис Гундар Эдуардович

folm@imet.ac.ru тел. (499) 135-9635

Направление коллоидных растворов наноматериалов:

к.т.н. Федотов Михаил Александрович

mfedotov@imet.ac.ru тел. (499) 135-9688