Роботи з розвитку методів осадження покриттів ведуться в ННЦ ХФТІ більше 40 років у трьох відділах ІФТТМТ, одним із яких є «Відділ іонно-плазмової обробки матеріалів». Наші фахівці проводять дослідження і розробки для забезпечення створення промислових методів, обладнання і технологій осадження покриттів різного призначення з використанням вакуумно-дугового іонно-плазмового осадження покриттів. Короткий список покриттів, що осаджують у нашому відділі, включає в себе зміцнюючі, захисні та захисно-декоративні, самонесучі, антикорозійні, термостабільні, бар'єрні, антифрикційні, бактерицидні та алмазні покриття.
Для генерації плазмових потоків, використовуються сильноточні вакуумно-дугові розряди. Управління параметрами і складом плазмових потоків забезпечує реалізацію процесів іонно-плазмового очищення, формування перехідних зон основа-покриття, осадження металевих і композиційних покриттів (оксидних, нітридних, карбооксідних тощо), а також дозволяє здійснювати іонну імплантацію за енергій до десятків тисяч електрон-вольт.
У нашому інституті, Ви можете отримати безпосередньо від розробників унікальні новітні технології і установки, створені для вирішення Ваших конкретних завдань, кваліфіковані рекомендації та поради щодо їх застосування. Фахівці інституту є першопрохідцями і лідерами в наступних галузях:
– створення промислових технологій і обладнання для осадження функціональних покриттів;
– синтез алмазоподібних покриттів з вакуумних дуг, що горять в парах вуглецю;
– синтез полікристалічних алмазних шарів і покриттів різного призначення з вуглецевих газових сумішей;
– розробка плазмооптичних систем фільтрації вакуумно-дугової плазми від макрочасток (крапельної фракції);
– створення протяжних систем генерації металевої плазми;
– розробка обладнання та процесів для отримання вакуумно-дуговим способом товстих (одиниці міліметрів) покриттів і деталей;
– розробка та реалізація устаткування і технологій для іонно-плазмового модифікування поверхні ядерних конструкційних матеріалів.
Відділ нараховує 3 лабораторії, у складі яких працюють: 1 член-кореспондент НАН України, 4 доктори та 8 кандидатів наук.
Результати робіт опубліковано в більш ніж 1000 друкованих роботах, з більш детальним списком яких можна ознайомитися тут.
– антикорозійний і антиерозійний захист конструкційних матеріалів, які працюють у різних умовах, у тому числі в умовах впливу високих температур;
– підвищення ресурсу роботи і якості обробки формоутворювального та ріжучого інструменту;
– створення антифрикційних покриттів на конструкційних матеріалах;
– формування виробів шляхом осадження матеріалів з плазмової або газової фази;
– створення захисно-декоративних, бактерицидних і просвітлюючих покриттів;
– створення нового класу матеріалів (у тому числі наноструктурних) у вигляді покриттів, що мають унікальні характеристики та властивості.
Вперше у світі, на базі вакуумно-дугових розрядів створено промислові технологічні процеси та обладнання для одержання зміцнюючих покриттів на ріжучий і формоутворювальний інструмент. Для забезпечення поширення методу, створено науково-технологічні основи процесів синтезу покриттів різного функціонального призначення. Результати відображено у більш ніж 10 монографіях фахівців ННЦ ХФТІ. Розробниками ННЦ ХФТІ:
1. Продано ліцензію американській фірмі «Noble Field» (пізніше Multi Arc Vacuum Systems Inc.) на пілотні технології і установку для одержання TiN покриттів. В результаті, у світі з'явився новий напрям зі створення покриттів, що бурхливо продовжує розвиватися до теперішнього часу.
2. У СРСР організовано виробництво понад 3500 установок для нанесення покриттів, здійснено розробки відповідних технологій та вдосконаленого обладнання, забезпечено навчання кадрів експлуатаційників.
3. Створено і успішно застосовано «беззносні» пари тертя на базі покриттів, що дозволило вирішити проблему живучості та точності роботи гіроскопів на газодинамічній підвісці для відповідних засобів доставки.
4. Створено й успішно реалізовано на серійних підприємствах антикорозійні покриття та відповідне обладнання, що дозволило забезпечити термін експлуатації виробів з хімічно високоактивних матеріалів від трьох до 25 років.
5. Вперше у світі, на базі плазмооптичних систем створено сепаратори металевої плазми, а до теперішнього часу розроблено такі системи з ККД ≥ 85% (коефіцієнт пропускання плазми).
6. Вперше в історії ІФТТМТ, один з таких сепараторів став предметом продажу у вигляді ліцензії голландській фірмі (IHI Hauzer Techno Coating B.V.) і сам він входить до складу продаваного фірмою обладнання для нанесення покриттів на деталі автомобільних двигунів.
7. Вперше у світі, на базі вакуумно-дугових методів осадження покриттів, створено технологію та відповідне обладнання для виробництва порожніх виробів у вигляді сопел Лаваля з шарів різнорідних матеріалів, що чергуються між собою.
8. Шляхом порівняння радіаційної стійкості наноструктурних і микрокристаллических матеріалів, експериментально підтверджено теоретичні висновки щодо підвищення радіаційної стійкості сплавів для ядерної енергетики при створенні таких матеріалів у наноструктурному стані.
9. На основі розробок з алмазоподібних покриттів, створено технологію і устаткування, налагоджено потокове виробництво з нанесення одно- і багатошарових алмазоподібних покриттів з твердістю до 40 ГПа на кільцеві елементи з карбіду кремнію для сухих газових ущільнень (СГУ) валів компресорів газотранспортних систем і хімічної промисловості. Згідно договору з СГУ НПФ "Грейс-інжиніринг" м. Суми за 2018 рік нанесено покриття на 40 комплектів деталей СГУ з діаметром від 120 до 225 мм. Розробку успішно впроваджено у виробництво.
10. На базі фундаментальних досліджень щодо синтезу алмазних плівок з газової фази, створено технологію, обладнання та успішно випускаються дослідні партії алмазних пластин з питомим опором не менше 1014 Ом/см і товщиною до 400 мкм. Пластини є основою для створення на базі алмазу високотемпературних і радіаційно-стійких датчиків іонізуючого випромінювання, які успішно пройшли випробування у прямому потоці електронів прискорювача.
11. На замовлення АТ «Турбоатом», розроблено ряд комплексних інноваційних технологій (іонне азотування + покриття в одному технологічному циклі), що дозволяють істотно підвищити ресурс (в 1,5 рази) і надійність деталей систем паророзподілу, виключити з виробництва нестабільний "дідівський" екологічно небезпечний процес пічного азотування. Розробку успішно реалізовано під час випуску 100 різних, у тому числі масивних, деталей з обробкою для діючих турбін.
12. В інтересах АТ «Турбоатом», створено установку для комплексної обробки титанових лопаток останнього ступеня турбіни (довжина 1300 мм, вага 36 кг) для АЕС, що дозволяє позбавиться від імпорту лопаток з-за кордону.
13. На базі фундаментальних досліджень, розроблено серію високоефективних радіаційно-захисних структур, що забезпечують істотне ослаблення випромінювання (на 30 – 40%) при збереженні загальної товщини набору шарів на рівні традиційного алюмінію. Розробка підкріплена міжнародним патентом на відкриття.
14. З метою запобігання важких широкомасштабних аварій типу Фукусіма–1, через втрату теплоносія, у водо-водяних реакторах створено високоефективні бар'єрні покриття на цирконієвих сплавах, що запобігають контакт теплоносія з цирконієвої оболонкою і, як наслідок, відбувається розвиток паро-цирконієвої реакції з виділенням водню з ростом температури у реакторі при втраті теплоносія, як у робочих умовах, так і в аварійних ситуаціях. Проведені випробування макетів з покриттями ТВЕЛів показали високу радіаційну, корозійну і кавитаційну стійкість захисних шарів, підвищення надійності ТВЕЛів у робочих умовах, а під час аварійної ситуації, покриття не руйнуються при температурі 1100°С протягом не менш ніж 3600 с (зазвичай, ТВЕЛьна цирконієва трубка у цих умовах руйнується за 15 – 20 с), що дозволяє оперативному персоналу провести протиаварійні заходи.
15. У цілому, відділ має багатий досвід із розробки, виготовлення і постачання замовникам з далекого зарубіжжя, а також налагодження у них спеціалізованого обладнання відповідно до їх технічних завдань. За останні 15 – 20 років, виконано замовлення на суму ∼ 5 млн. дол. США, поставки здійснювалися в США, Вірменію, Китай, Голландію та інші країни.
Експериментальні та теоретичні науково-дослідні роботи в галузі фізики і хімії вакуумно-дугових іонно-плазмових процесів формування функціональних покриттів (захисних, зносостійких, корозійно і ерозійностійкого, трибологічних, оптичних, декоративних тощо), поверхневого модифікування матеріалів. Розробка та дослідження нових технологічних процесів і обладнання для осадження іонно-плазмових покриттів різного призначення, а також процесів модифікації поверхневих шарів матеріалів шляхом впливу на них високоенергетичних іонних потоків.
Комплексні дослідження з фізики і техніки систем вакуумно-дугових джерел сепарованої плазми та джерел на основі газових розрядів, а також процесів осадження алмазних і надтвердих покриттів на основі металів і вуглецю, включаючи: розробку та дослідження вакуумно-дугових джерел сепарованої плазми, ефективних джерел плазми на основі тліючих розрядів для осадження алмазних і алмазоподібних вуглецевих покриттів, полікристалічних алмазних покриттів, аморфних і наноструктурних зносостійких покриттів на деталі машин, інструмент та діелектрики; дослідження механізмів і оптимізація умов транспортування вакуумно-дугової плазми в магнітних полях; моделювання процесів синтезу метастабільних структур, виникнення залишкових напруг в конденсатах в умовах іонного бомбардування поверхні зростання плівки.
Л.П. САБЛЄВ
кандидат фізико-математичних наук
«Розробка та дослідження електродугових плазмових випарників металів і їх застосування в сорбційних високовакуумних насосах і установках вакуумної металізації»
1978 р.
А.А. АНДРЕЄВ
кандидат технічних наук
«Розробка способу і обладнання для нанесення покриттів шляхом конденсації металевої плазми у вакуумі»
1979 р.
В.М. ХОРОШИХ
кандидат фізико-математичних наук
«Дослідження процесів синтезу нітридів при конденсації потоків плазми вакуумної дуги в атмосфері реактивного газу»
1980 р.
В.Є. СТРЕЛЬНИЦЬКИЙ
кандидат фізико-математичних наук
«Дослідження алмазоподібних форм вуглецю і одержання покриттів на їх основі при конденсації плазми у вакуумі»
1980 р.
В.М. ЛУНЬОВ
кандидат технічних наук
«Дослідження і розробка методу підвищення працездатності інструментів з надтвердих матеріалів за допомогою вакуумно-плазмового металізації»
1982 р.
В.Г. БРЄНЬ
кандидат фізико-математичних наук
«Дослідження плазмооптичних методів управління потоками плазми вакуумної дуги»
1982 р.
В.Д. ОВЧАРЕНКО
кандидат фізико-математичних наук
«Плазма вакуумно-дугового розряду і стан азоту в процесі утворення азотовмісних покриттів»
1987 р.
Г.І. НОСОВ
кандидат технічних наук
«Вплив іонного опромінення на структуру та корозійні властивості матеріалів»
2001 р.
В.А. БІЛОУС
доктор технічних наук
«Іонно-плазмове модифікування поверхні конструкційних матеріалів»
2002 р.
В.М. ХОРОШИХ
доктор фізико-математичних наук
«Стаціонарний дуговий розряд низького тиску в системах плазмової обробки поверхонь»
2002 р.
В.Є. СТРЕЛЬНИЦЬКИЙ
доктор фізико-математичних наук
«Процеси синтезу і фізичні властивості високотвердих вуглецевих покриттів»
2003 р.
А.А. АНДРЕЄВ
доктор технічних наук
«Фізико-технічні основи дуплексного вакуумно-дугового зміцнення поверхонь»
2009 р.
А.І. КАЛІНІЧЕНКО
доктор фізико-математичних наук
«Радіаційно-акустичні ефекти при взаємодії частинок проникаючих випромінювань з твердим тілом»
2011 р.
В.А. СТОЛБОВИЙ
кандидат технічних наук
«Структура і фізико-механічні властивості вакуумно-дугових наноструктурних Ti–N та Mo–N покриттів»
2012 р.
В.В. ВАСИЛЬЄВ
кандидат технічних наук
«Структура і властивості покриттів Ti–N, Ti–Al–N, Ti–Al–Y–N, осаджених з високопродуктивного джерела фільтрованої вакуумно-дугової плазми»
2016 р.
Д.С. АКСЬОНОВ
кандидат технічних наук
«Підвищення функціональних характеристик плазмових фільтрів для осадження багатокомпонентних покриттів»
2016 р.
Г.М. ТОЛМАЧОВА
кандидат технічних наук
«Структура і механічні властивості іонно-плазмових наноструктур на основі TiN з добавками Zr, Si, Al»
2017 р.
О.С. КУПРІН
кандидат технічних наук
«Фізико-технологічні основи синтезу захисних вакуумно-дугових покриттів на цирконієвих елементах для АЕС»
2018 р.
О.М. РЕШЕТНЯК
доктор фізико-математичних наук
«Структура і властивості зміцнюючих нанокристалічних покриттів на основі нітридів металів, осаджених з фільтрованої вакуумно-дугової плазми»
2018 р.
Заступник директора ІФТТМТ з наукової роботи
Начальник відділу
Член-кореспондент НАН України
Доктор технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - «Матеріалознавство»
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 349-10-23
факс. +38(057) 349-10-23
e-mail: belous@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
наноструктурні антикорозійні, анти ерозійні та бар'єрні покриття на виробах з цирконієвих сплавів; індиферентне до аварійних ситуацій ядерне паливо; підвищення експлуатаційних характеристик деталей та вузлів виробів енергетичного машинобудування; бактерицидні покриття медичного призначення з управлінням процесом прояву бактерицидності; вакуумно-дугові розряди в умовах низького тиску.
Заступник начальника відділу
тел. +38(057) 335-63-87
e-mail: komar@kipt.kharkov.ua
Начальник лабораторії «Алмазні та алмазоподібні покриття»
Доктор фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – «Фізика твердого тіла»
Старший науковий співробітник
Лауреат Державної премії СРСР 1987 р.
тел. +38(057) 335-65-61, +38(067) 579-34-13
e-mail: strelnitskij@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
структура та властивості надтвердих вуглецевих, нітридних та карбідних покриттів, вакуумно-дугові джерела фільтрованої плазми, технологія отримання покриттів методами CVD і PECVD, фізичні основи одержання покриттів з плазмових потоків.
Виконуючий обов'язки начальника лабораторії «Розробка низькотемпературних іонно-плазмових процесів і обладнання», науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 01.04.07 – «Фізика твердого тіла»
Лауреат премії НАН України для молодих вчених за цикл робіт «Удосконалення виробів з цирконієвого сплаву шляхом іонно-плазмового модифікування» (у співавторстві з Г.М. Толмачовою) 2014 р.
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: kuprin@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
розробка та дослідження вакуумно-дугових покриттів для захисту ТВЕЛьных трубок з цирконієвих сплавів від окислення на повітрі та в парах води.
Провідний науковий співробітник
Доктор фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – «Фізика твердого тіла»
Старший науковий співробітник
Друга премія Міністерства вищої та середньої освіти УРСР 1987 р. за монографію «Введення в радіаційну акустику», автори: І.І. Залюбовський, А.І. Калиниченко, В.Т. Лазурик
тел. +38(057) 335-65-61, +38(067) 900-95-18
e-mail: aikalinichenko@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
теоретичні дослідження в наступних напрямах: радіаційно-акустичні ефекти в твердих тілах; процеси структуроутворення, перенесення та руйнування в твердому тілі при опроміненні іонами або нейтронами; властивості покриттів, осаджуваних плазмово-іонними методами.
Старший науковий співробітник
Доктор фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – «Фізика твердого тіла»
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-62-10, +38(067) 683-05-69
e-mail: reshetnyak@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
фізичне матеріалознавство; фізичні основи PVD і CVD методів осадження функціональних покриттів; структура та властивості нанокристалічних плівок; рентгенівська дифрактометрія; рентгенівський флуоресцентний аналіз.
Старший науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 01.04.07 – «Фізика твердого тіла»
тел. +38(057) 335-66-32, +38(067) 103-94-13
e-mail: vladimir.vasyliev@ukr.net
Область наукових інтересів:
розробка високоефективних джерел фільтрованої вакуумно-дугової плазми, технології синтезу зносостійких покриттів.
Старший науковий співробітник
Кандидат фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.08 – «Фізика і хімія плазми»
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-66-32
e-mail: luchaninov@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
джерела низькотемпературної плазми; фізика і техніка осадження надтвердих покриттів і вивчення їх властивостей; взаємодія прискорених частинок з твердим тілом.
Старший науковий співробітник
Кандидат фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.08 – «Фізика плазми»
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-64-52
Область наукових інтересів:
розробка та реалізація комплексних процесів іонно-плазмового азотування з наступним вакуумно-дуговим осадженням захисних покриттів на сталеві деталі та вироби.
Старший науковий співробітник
Кандидат фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.08 – «Фізика і хімія плазми»
Старший науковий співробітник
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: ovd@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
дослідження процесів формування мікро- та нанокристалічних поверхневих функціональних шарів шляхом іонно-плазмової обробки поверхні конструкційних матеріалів для використання в атомній енергетиці і промисловості. Осадження покриттів на цирконієві трубки для підвищення їх терміну служби і запобігання катастрофічним аваріям на існуючих і перспективних реакторах.
Старший науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 01.04.07 – «Фізика твердого тіла»
Стипендіат НАН України для молодих вчених 2013 і 2017 рр.
Лауреат премії НАН України для молодих вчених за цикл робіт «Удосконалення виробів із цирконієвого сплаву шляхом іонно-плазмового модифікування» (у співавторстві з О.С. Купріним) 2014 р.
Лауреат премії НАН України для молодих вчених за кращу наукову роботу у 2018 р.
тел. +38(057) 335-62-64, +38(097) 391-69-26
e-mail: tolmachovagn@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
дослідження методом наноіндентування фізико-механічних властивостей перспективних матеріалів і захисних покриттів, які можуть бути використані в різних галузях машинобудівної та атомної енергетики.
Науковий співробітник
Кандидат технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – «Процеси фізико-технічної обробки»
тел. +38(057) 335-64-52
e-mail: dcaksyonov@kipt.kharkov.ua
Область наукових інтересів:
вакуумно-дугове осадження багатокомпонентних покриттів; розрахунок параметрів потоків макрочасток (крапельної фракції) вакуумно-дугової плазми; моделювання, оптимізація та налаштування транспортуючих властивостей криволінійних магнітоелектричних фільтрів.