– розробка технологічних процесів створення зміцнюючих захисних покриттів для підвищення терміну експлуатації елементів устаткування ТЕС, АЕС, космічної техніки та машинобудування;

– збільшення ефективності методів нанесення покриттів і модифікування поверхні за допомогою застосування комбінованих технологічних процесів та розширення області значень параметрів, що забезпечують реалізацію процесу;

– створення захисних покриттів на конструкційних матеріалах, тугоплавких металах і сплавах, вуглецевих матеріалах методом вакуумного активованого дифузійного насичення;

– розробка захисних покриттів на виробах із сталей, що використовуються в машинобудуванні України, жаростійких покриттів за допомогою одностадійної технології на ніобії і його сплавах, комплексних захисних покриттів на виробах з вуглецевих матеріалів.

– виявлено, що співвідношення параметрів решіток, визначених у експерименті, до параметру решітки найтугоплавкішого металу у високоентропійних сплавах (ВЕС) відображає рівень модуля пружності відносно теоретично можливої ​​при даному наборі елементів як в литих ВЕС, так і в покриттях на їх основі. Визначено вплив змісту високоентропійной оксидної фази у покритті на твердість і модуль пружності. Показано, що в оптимальній пропорції твердість покриття знаходиться в діапазоні 23 – 27 ГПа. Відпал високоентропійніх оксидних покриттів за температури 1373 К протягом 300 хвилин знижує твердість покриттів з 24 до 17 ГПа і призводить до незначного збільшення структурних параметрів. Оксидні покриття мають коефіцієнт тертя ~ 0,05;

– покриття TiAlSiYN, осаджені при U_b = – 200 В, мають високу твердість H = 49,5 ГПа, за рахунок формування текстури з віссю [111], перпендикулярною площині зростання. Особливістю зносу інструменту з наноструктурним надтвердим покриттям TiAlSiYN є початок викришування різальної крайки при величині h₃ ~ 0,2 мм. Механічні випробування під час різання загартованої сталі (HRC = 64) інструментом з кубічного нітриду бору (PcBN) з наношаровим захисним покриттям (TiAlSiY) N/CrN показали істотне (у 1,6 рази) зниження його зносу;

– розроблено унікальний спосіб одержання багатоцільових захисних покриттів (термо-жаростійких до 2000°С, зносостійких антифрикційних та інших) на конструкційні матеріали (сталі, тугоплавкі сплави, вуглецеві матеріали) в умовах одночасного синергетичного впливу газової фази, рідкого середовища і СВС (самопоширюваного високотемпературного синтезу);

– вперше у світовій практиці отримано багатошарові нітрідні покриття на основі високоентропійних сплавів Ti-Zr-Nb-Ta-Hf і нітридів перехідних металів VI групи. Показано, що при негативному потенціалі зміщення (U_п) менше  150 В, що подається на підкладку при осадженні, в багатошарових покриттях з товщиною шарів близько 50 нм можна досягти двофазного стану з переважною орієнтацією кристалітів, що зумовлює високу твердість (до 44 ГПа) і одночасно високу адгезійну міцність (критичне навантаження до 125 Н), а також низький знос (як із контртілом Al₂O₃, так і зі сталлю);

– розроблено теорію температурно-аномальної дифузії (ТАД) під впливом зовнішніх періодичних полів. Визначено області існування ТАД у залежності від амплітуди і частоти прикладених полів. Розраховано ступінь посилення дифузії у різних умовах. Показано, що використовуючи поля, в розрахованому вузькому діапазоні амплітуд і частоти можна прискорювати дифузійні процеси на багато порядків, не підвищуючи температуру матеріалу;

– вперше проведено термодинамічний розгляд утворень антикорозійного покриття на тугоплавких матеріалах (Nb, Ta і їх сплавах) в умовах одностадійного насичення в багатокомпонентної засипці з утворенням стійких до корозії боросіліцідів W, Mo і Hf. Це дає можливість наносити жаростійкі покриття на Nb та ін. без попереднього нанесення підшарів чистих металів, перетворених потім у жаростійкі силіциди;

– розроблено та апробовано нову технологію нанесення покриттів методом електронно-променевого кластерного осадження з використанням нанорозмірних кластерів, які формуються в надзвуковому потоці газу-носія при взаємодії його з первинним паровим потоком. Досягнуто швидкості нанесення покриттів зі сплаву ВХ2К і Zr₂ на цирконій Е–125 от 1 від 10 мкм/хв. Досліджено жаростійкість покриттів у температурному інтервалі 800 – 1100°С. Глибина проникнення О₂ в Zr не перевищує декількох мікрометрів за 1 годину випробувань при 1100°С;

– спільно з Інститутом проблем машинобудування ім. А.Н. Підгорного НАНУ розроблено та узгоджено з АТ "Турбоатом" нову концепцію протиерозійного захисту наддовгих лопаток потужних парових турбін для АЕС. Концепцію засновано на об'єднанні активних і пасивних методів захисту, які передбачають разом із традиційним методом гарту вхідних кромок ТВЧ, нанесення наноструктурного захисного покриття та формування робочих процесів у проточній частині, які забезпечують підвищення ерозійної стійкості робочих лопаток;

– розроблено нову технологію нанесення багатоцільових комплексних покриттів в умовах впливу газоподібного активатора, рідких середовищ і СВС процесу одночасно на вироби складної конфігурації, в тому числі і з внутрішніми прихованими порожнинами, з металів, їх сплавів і вуглець-вуглецевих матеріалів. Покриття можна наносити, зокрема, на камери згоряння ракетних двигунів, лопатки ГТД, кульові ТВЕЛи для високотемпературних реакторів, плити з графіту і на внутрішні поверхні паропроводів АЕС та ін.;

– побудовано теорію дифузії і транспорту частинок у просторово-періодичних структурах з малою диссипацією. Вперше отримано аналітичні вирази для потоку частинок, ефективної температури і часу кореляції. Ці вирази можуть широко використовуватися при постановці, проведенні та аналізі експериментів у широкому класі фізичних систем. Це поверхнева і об'ємна дифузія дефектів, пластичність матеріалів, аномальне проникнення дефектів при опроміненні, контакти Джозефсона та ін. Одержані теоретичні результати відкривають нові можливості для створення перспективних технологій в галузі фізики твердого тіла;

– розроблено та введено у виробництво технологію зміцнення інструменту холодного висадження зі сталі Х12М шляхом нанесення на поверхню іонно-плазмових покриттів системи титан-кремній-азот. Покриття застосовуються Харківським метизним заводом в якості фінішної операції виготовлення інструменту, яка забезпечує зниження вартості його виготовлення в перерахунку на тонну продукції від двох до трьох разів;

– випущено партію серійних камер згоряння неохолоджуваних реактивних двигунів малої тяги з ніобію в кількості 20 штук, які будуть використовуватися в Україні та Італії. Було отримано високі результати щодо жаростійкості натурних камер згоряння з ніобієві сплаву Рб5В2МЦ-М неохолоджуваного рідинного апогейного двигуна малої тяги РД840;

– створено товсті 100 – 200 мкм нітридні покриття для зміцнення поверхонь елементів деталей авіації, і в перспективі турбінних лопаток. Розроблено 2 методики швидкісного та глибинного азотування сталей (зокрема пуансонів), що не мають за своїми характеристиками аналогів. Розроблено і використовуються в зміцненні поверхонь твердосплавного ріжучого інструменту надтверді багатошарові нітридні покриття, які перевершують або співмірні в стійкості із зарубіжними TiAlSiN, але не схильні до крихкого зламу, що дозволяє імпортозамістити новий або перезаточений інструмент. Розроблені технології дали можливість створити комплексну методику "азотування + багатошарове покриття" для зміцнення поверхонь деталей машин з низько-, середньо- та високолегованих сталей;

– розроблено технологію нанесення покриттів товщиною ~ 250 мкм, а також дистанційованих виступів висотою ~ 1,75 мм з танталу для формування герметичної корозійностійкої оболонки в умовах опромінення високоенергетичними електронами у водному середовищі. Оболонки на вольфрамових пластинах розміром 66 × 66 мм і товщиною 3, 4, 6 и 10 мм, що є нейтроноформуючими елементами мішені установки «Джерело нейтронів» ННЦ ХФТІ;

– розроблено та випробувано технологію осадження безкапельних покриттів із використанням плазми дугового розряду. Швидкість осадження нітридних покриттів складає 10 – 17 мкм/год. Ця технологія є конкурентноздатною з магнітронами та сепараторами.

– Лабораторія активованого вакуумно-дифузійного насичення.

На даний момент основною діяльністю лабораторії є розробка захисних покриттів на виробах із сталей, що використовуються в машинобудуванні України, жаростійких покриттів за допомогою одностадійної технології на ніобії і його сплавах, комплексних захисних покриттів на виробах з вуглецевих матеріалів.

– Лабораторія розробки та дослідження інтенсивних іонно-плазмових технологій.

Основними напрямками роботи лабораторії є газофазне, атомно-іонне та вакуумно-дугове осадження покриттів, а також азотування в плазмі дугового розряду і розвиток технології бескапельного осадження покриттів.