ОТДЕЛ ФИЗИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Зав. отделом: БЕЛОШЕНКО Виктор Александрович,
доктор технических наук, профессор, Заслуженый изобретатель Украины
(044) 524-04-80

 

Направления научных исследований: Физическое материаловедение. Наноматериалы и нанотехнологии. Физика прочности и пластичности. Физика и техника высоких давлений. Перспективные технологии структурной модификации функциональных и конструкционных материалов.

Основные результаты исследований
Установлены закономерности изменения структуры и свойств широкого круга металлов, сплавов, полимерных и композиционных материалов в результате больших пластических (интенсивных) деформаций под высоким давлением, наследственного влияния деформации на структурные и фазовые превращения при термическом воздействии; закономерности формирования предельно высокого уровня прочности конструкционных и инструментальных сталей (аустенитных, мартенситностареющих, быстрорежущих, штамповых и др.), жаропрочных и тяжелых сплавов.
Показано, что в металлических материалах с высокой плотностью дислокаций пластическая деформация может осуществляться путем образования локальных дипольных изгибов кристаллической решетки –диспланаций, создана дислокационная модель нового мезодефекта.
Выявлены механизмы деформационного упрочнения при высоких давлениях металлических волокнистых композитов, интенсивное повышение их прочности в области наноразмеров волокон с достижением предельного уровня при уменьшении размеров волокон и прослоек матрицы между ними до 10-15 нм. Изучены особенности структурной модификации полимеров и полимерных композитов, индуцированной высоким давлением; механизмы реализации эффекта памяти формы в полимерных композитах, сопровождающегося увеличением объема.
Установлены основные механизмы и закономерности формирования нанокристаллов диоксида циркония из аморфного гидроксида. Показано, что процесс образования нанокристаллов является многостадийным, определяется явлениями дегидратации и дегидроксилизации и включает в себя последовательность формирования упорядоченных структур мезоскопического масштаба. Разработаны представления о природе тетрагонально-моноклинного перехода в нанокристаллах ZrO2–3 mol% Y2O3 при гидростатическом обжатии порошковой системы в условиях высокого давления, позволяющие управлять процессами компактирования и спекания. Созданы математические модели наноструктурных материалов, процессов многоугловой равноканальной экструзии, электроспекания порошков

Примеры прикладных разработок
Разработаны способы и устройства для многоугловой равноканальной экструзии, обеспечивающие возможность реализации интенсивных пластических деформаций и формирования субмикрокристаллической структуры высокопрочных металлов и сплавов. Методами пакетной гидроэкструзии и гидростатического волочения получены длинномерные проволочные изделия из меди волокнистого строения и композита на основе меди с ниобий-титановыми волокнами с рекордным уровнем прочности. Создана технология изготовления из порошковых композиций, в том числе из нанопорошков, высокоплотных образцов методами электроразрядного спекания и пластической деформации при высоком давлении. Разработана технология получения оксидных нанопорошков, реализованная для систем на основе ZrO2, LaMnO3 и др., позволяющая увеличить срок службы керамических изделий более чем в 10 раз. Разработан комплекс оборудования и технологии для структурной модификации изделий из полимеров с использованием высоких гидростатических давлений. Разработан и доведен до серийного производства цифровой контактный термограф, предназначенный для диагностики и мониторинга лечения заболеваний молочной железы.

Научное сотрудничество
Институты и вузы НАН Украины, Польши, Германии, Израиля, Франции, Италии, Чехии и других стран.

Избранные публикации
1. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин. Эффект памяти формы в полимерах и его применение. К.: Наук. думка, 2005.
2. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин, В.З. Спусканюк. Теория и практика гидроэкструзии. К.: Наук. думка, 2007.
3. В.А.Белошенко, Я.Е. Бейгельзимер, В.Н.Варюхин. Твердофазная экструзия полимеров. К.: Наук. думка, 2008.
4. В.А. Белошенко, В.Н. Варюхин, Н.И. Матросов, Э.А. Медведская. Гидропрессование волокнистых композиционных материалов. К.: Наук. думка, 2009.
7. В.А. Белошенко, В.Ю. Дмитренко, В.В. Чишко. Модификация структуры и свойств Cu-Fe композитов методами обработки давлением. ФММ. 116, 484 (2015).
8. V.A. Beloshenko, A.V. Voznyak, Yu.V. Voznyak. Effect of equal-channel multiple-angular extrusion on the physical and mechanical properties of glassy polymers. J. Appl. Polym. Sci. 132, 42180 (2015).
9. M. Lakusta, I. Danilenko, T. Konstantinova, G. Volkova. Influence of obtaining conditions on kinetics of the initial sintering stage of zirconia nanopowders/ Nanoscale Research Letters 11, 238-244, (2016).
10. Victor Beloshenko, Yuri Voznyak, Andrei Voznyak, Bogdan Savchenko New approach to production of fiber reinforced polymer hybrid composites // Composites Part B: Engineering. – Vol. 112. – P. 22-30 (2017).
11. V.A. Beloshenko, A.V. Voznyak, Yu Voznyak, L.A. Novokshonova, V.G. Grinyov Effect of simple shear induced orientation process on the morphology and properties of polyolefin/graphite nanoplates composites // Composites Science and Technology. –Vol. 139. – 47-56 (2017).
12. I. Danilenko, G. Lasko, I. Brykhanova, V. Burkhovetski, L. Ahkhozov The Peculiarities of Structure Formation and Properties of Zirconia-Based Nanocomposites with Addition of Al2O3 and NiO // Nanoscale Research Letters. – Vol. 12. – P. 125-134 (2017).
13. V.A. Beloshenko, Y.E. Beygelzimer, Yu.V. Voznyak, B.M. Savchenko, V.Yu. Dmitrenko Reinforcing effect caused by equal channel multiple angular extrusion of polymers manufactured by the FDM process: Experimental investigation and mathematical modeling // J. Appl. Polym. Sci. – Vol. 135, № 4. – Р. 45727 (2018).
14. I. Danilenko, I. Bryukhanova, L. Loladze, L. Akhkozov, T. Konstantinova Formation of zirconia wear resistant composites via decomposition of unstable solid solutions in nanopowders – An aspects and advantages of the technology // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – Vol. 71. – Р. 135-140 (2018).
15. V.A. Beloshenko, V.P. Plavan, N.M. Rezanova, B.M. Savchenko, I.Vozniak. Production of high-performance multi-layer fine-fibrous filter material by application of material extrusion–based additive manufacturing // Int. J. Adv. Manufact. Techn. – Vol. 101. – p. 2681–2688. (2019) https://doi.org/10.1007/s00170-018-3152-x
16. I. Danilenko, O. Gorban, P. Maksimchuk, O. Viagin, Y. Malyukin, S. Gorban, G. Volkova, V. Glasunova, M. G. Mendez-Medrano, C. Colbeau-Justin, T. Konstantinova, S. Lyubchyk. Photocatalytic activity of ZnO nanopowders: The role of production techniques in the formation of structural defects. // Catalysis Today. – Vol. 328. – p. 99-104. (2019) https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.01.021.
17. V. Beloshenko, A. Voznyak, I. Vozniak, B. Savchenko. Effects of orientation ordering of low-density polyethylene – multi walled carbon nanotubes composites determined by severe plastic deformation // Polym. Eng. Sci. – Vol. 59, Issue 4. – p. 714-723. (2019) https://doi.org/10.1002/pen.24987
18. V. Beloshenko, Iu. Vozniak, Y. Beygelzimer, Y. Estrin, R. Kulagin. Severe Plastic Deformation of Polymers // Mater. Trans. – Vol. 60, Issue 7. – p. 1192-1202. (2019) https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201912
19. I. Danilenko, O. Gorban, P. Pedro, J Viegas, O. Shapovalova, L. Akhkozov, T. Konstantinova. S. Lyubchyk. Photocatalytic Composite Nanomaterial and Engineering Solution for Inactivation of Airborne Bacteria. // Topics in Catalysis. (2020). https://doi.org/10.1007/s11244-020-01291-2
20. M. Lakusta, I. Danilenko, G. Volkova, L. Loladze, G. Golovan, I. Brukhanova, V. Glazunova, I. Popov, O. Mazur, T. Konstantinova. Effect of mechanical activation on sintering behaviour of tetragonal zirconia nanopowders. Ceramics International. – Vol. 46, Issue 9. – p. 13953-13960. (2020) https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.193
21. I. Danilenko, M. Lakusta, L. Loladze, G. Volkova, I. Popov, V. Glazunova, T. Konstantinova.  Effect of alumina added by mechanical mixing and co-doping on the densification mechanisms of zirconia nanoparticles at the initial stage of sintering. // Results in Physics. – Vol. 19. – p. 103495. (2020) https://doi.org/10.1016/j.rinp.2020.103495
22. Iu. Vozniak, V.Beloshenko, B.Savchenko, A.Voznyak. Improvement of mechanical properties of polylactide by equal channel multiple angular extrusion // Appl. Polym. Sci. – Vol. 138. – p. 49720. (2021)
23. I. Danilenko, M. Lakusta, L. Loladze, G. Volkova, V. Glazunova, I. Nosolev, L. Akhkozov, T. Konstantinova. Effect of particle proximity on changing of diffusion mechanism of 3Y-TZP nanoparticles at the initial stage of sintering. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – Vol. 95. – p. 105442. (2021) https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105442