Штатный состав НИЛ, сформированный из преподавателей, научных сотрудников, аспирантов и студентов кафедры технологии металлов, включает 10-12 человек: 2 д.т.н., проф.; 2 к.т.н, доц,; 2 ст. препод.; 2 инж,; 2 асп.; 2 студ. старших курсов. По мере необходимости привлекаются специалисты из других лабораторий.
Основные научные направления исследований НИЛ были заложены еще в 50-60х годах ХХ века известными учеными чл-корр. АН СССР Одингом Иваном Августовичем и д.т.н., проф. Марковцом Михаилом Порфирьевичем, которые заведовали кафедрой технологии металлов МЭИ. Одно из этих направлений, научным руководителем которого был И.А. Одинг, состояло в исследовании влияния конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов на структуру и прочность конструкционных материалов. А второе направление, научным руководителем которого был М.П. Марковец, состояло в разработке способов и переносных приборов для безобразцового контроля механических свойств металла непосредственно в изделиях машиностроения. В настоящее время оба эти направления объединены в целях решения актуальной научно-технической проблемы оперативной диагностики структурно-механического состояния металла с оценкой и прогнозом остаточного ресурса после длительной эксплуатации оборудования и трубопроводов. Располагая фактическими данными о структурных изменениях, повреждаемости и механических свойствах металла во время очередного контроля, можно более обоснованно оценить остаточный ресурс и выдать рекомендации по его продлению или восстановлению.
Впервые в нашей стране безобразцовые методы контроля с использованием переносных приборов стали разрабатываться на кафедре технологии металлов МЭИ в конце 50-х годов ХХ века под руководством проф. Марковца М.П. Эти методы основаны на ступенчатом или непрерывном индентировании материала при вдавливании или царапании. С развитием информационно-измерительной и вычислительной техники стало возможным автоматизировать процесс индентирования с регистрацией диаграмм деформирования материалов в области упругой и упругопластической деформации. Такие разработки выполняются в настоящее время в НИЛ с использованием не только индентирования, но и дополнительных методов неразрушающего контроля, что значительно повышает информативность диагностики материалов. Разработки НИЛ часто завершаются получением патентов на способы определения механических свойств материалов, созданием приборов для безобразцового контроля механических свойств, выпуском аттестованных методик, стандартов предприятий и отраслевых инструкций.
В связи с увеличением доли стареющего промышленного оборудования, повышаются требования к надежной и безаварийной его эксплуатации, чему могут способствовать безобразцовые методы контроля и оперативной диагностики механических свойств металла. В связи с этим целесообразно внедрение таких методов не только для обеспечения безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов, но и для сокращения их простоев из-за ремонта аварийных деталей и конструкций, уменьшения расходов материалов и трудозатрат, повышения производительности контроля.
Достижения НИЛ за последнее время
- Разработаны и запатентованы способы определения индентированием следующих механических и технологических характеристик материалов: адгезионной прочности поверхностных слоев обработанных материалов методом царапания [1], предела текучести, временного сопротивления, равномерной деформации, твердости, модуля нормальной упругости, параметров деформационного упрочнения методом кинетического индентирования [2-4], степени наклепа [5], трещиностойкости [6, 7], температуры стеклования изоляционных материалов [8, 9];
- Создан автоматизированный прибор-склерометр, позволяющий испытывать тонкие поверхностные слои материалов и покрытий методом царапания с регистрацией диаграмм деформирования;
- Создан автоматизированный прибор, позволяющий регистрировать диаграммы вдавливания, преобразовывать их в диаграммы растяжения и определять механические свойства конструкционных материалов;
- Созданы 2 модификации переносных приборов серии МЭИ-Т для безобразцового контроля механических свойств конструкционных материалов;
- Разработана методика безобразцового экспресс-контроля механических свойств высокопрочных труднообрабатываемых конструкционных материалов;
- Разработана методика безобразцового экспресс-контроля механических свойств изделий из изоляционных материалов и полиэтилена;
- Выполнен комплекс исследований по распределению механических свойств металла в сварных соединениях защитного блока международного реактора ITER;
- Выявлены дополнительные причины разрушения шпилек крышек гидроагрегатов во время аварии на Саяно-Шушенской ГЭС и проведены натурные испытания новых шпилек из стали 40Х на прочность с рекомендациями по мониторингу их состояния в процессе эксплуатации;
- Выявлены причины внезапного разрушения стальных канатов литейных кранов и даны рекомендации по их предотвращению;
- Разработана методика определения механических свойств высокопрочных тонколистовых сплавов, обладающих ТRIP-эффектом;
- Разработана методика определения комплекса механических свойств, включая характеристики трещиностойкости, тонких покрытий;
- Разработана совместно с ВНИИАЭС Инструкция «Определение механических свойств металла оборудования атомных станций безобразцовыми методами по характеристикам твердости», куда вошли научно-технические разработки НИЛ. Инструкция утверждена АО «Концерн Росэнергоатом» и введена в действие на всех АЭС РФ в 2017 г.;
- Разработаны совместно с АО «Российские космические системы» автоматизированный стенд для безобразцового контроля механических свойств алюминиевых, магниевых и титановых сплавов и соответствующая методика, которая аттестована «Ростестом» в 2020 г.
По научной тематике НИЛ 7 аспирантов защитили кандидатские диссертации.
За последние 5 лет сотрудниками НИЛ опубликованы более 60 научных статей, входящих в наукометрические базы Scopus и Web of Science, монография, учебник и 5 учебных пособий.
Примеры публикаций:
- Матюнин В.М. Индентирование в диагностике механических свойств материалов: научное издание / В.М. Матюнин. -М.: Издательский дом МЭИ, 2015.-288 с.
- Matyunin V.M., Marchenkov A.Yu, Abusaif N., Volkov P.V., Zhut D.A. Regularities and properties of instrumented indentation diagramы obtained by ball-shaped indenter // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Том 86. №5.- С. 43-51
- Marchenkov A.Yu., Chernov D.V., Zhgut D.A., Terent’ev E.V., Abusaif N. Plastic Deformation Zone Size during Indenter Scratch Tests of Materials // Russian Metallurgy (Metally). Vol. 2020. No. 10. - pp. 180-183.
- Matyunin V.M., Marchenkov A.Yu. Interrelation between strains and parameters of metal strengthening upon tension and indentation in plastic region // Inorganic Materials. 2017. Vol. 53. No. 15. pp. 1555-1561.
- Matyunin V.M., Marchenkov A.Yu., Volkov P.V., Demidov A.N. Testing mechanical properties of materials by indentation curves at different scale levels // Inorganic materials. 2016. Vol. 52. No. 15. pp. 1529-1534.
- Матюнин В.М., Марченков А.Ю., Агафонов Р.Ю., Данилин В.В., Каримбеков М.А., Волков П.В., Горячкина М.В., Жгут Д.А. О корреляции временного сопротивления при растяжении образцов с твердостью по Бринеллю для черных и цветных конструкционных материалов // Технология металлов. 2021. № 4. – С. 34-41.
- Патент РФ на изобретение № 2610936 от 17.02.2017 г. Способ определения интенсивности деформаций и напряжений в локальных зонах пластически деформированного материала. Авторы: Матюнин В.М., Марченков А.Ю.
- Matyunin V.M., Marchenkov A.Yu., Stasenko N.A. Specific energy of elastoplastic deformation required for crack formation at indentation of hardening coatings // Inorganic materials. 2018. Vol. 54. No. 15. pp. 98-101.
- Патент РФ на изобретение №2647551 от 16.03.2018 г. Способ определения характеристики трещиностойкости материалов. Авторы: Матюнин В.М., Марченков А.Ю., Стасенко Н.А.
- Патент РФ на изобретение №2665500 от 30.08.2018 г. Способ определения температуры стеклования. Авторы: Матюнин В.М., Демидов А.Н., Каримбеков М.А., Марченков А.Ю., Товкач А.В.
- Демидов А.Н., Каримбеков М.А., Марченков А.Ю., Матюнин В.М. Оперативная оценка температуры стеклования изоляционных материалов для высоковольтных вводов // Материаловедение. 2016. №8. С. 11-15.
- Матюнин В.М. Металловедение, ресурс и диагностика металла в теплоэнергетике: учебное пособие для вузов / В.М. Матюнин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2017. - 342 с.
Имеющиеся в НИЛ оборудование и приборы
- Копер электромеханический, маятниковый "Instron MPX450".
- Копер маятниковый МК-30А.
- Твердомер Роквелла Wilson Hardness Group 574T.
- Твердомер Роквелла Emcotest Durajet.
- Твердомер Бринелля Wilson Hardness Group 3000 BLD.
- Твердомер Виккерса автоматический Wilson Hardness Group Tukon 2500.
- Твердомер Бринелля ТШ-2М.
- Микротвердомер Buehler 5124 с системой анализа изображений и пакета для количественной металлографией.
- Универсальная напольная электромеханическая испытательная машина Инстрон, модель 5982, 100 кН.
- Универсальная сервогидравлическая испытательная машина Инстрон 8801, 100 кН.
- Стереомикроскоп Meiji RZ.
- Портативные твердомеры Ernst Computest SCX, Inatest, Inatest-D, ТЭМП-4.
- Ферритометры МФ-51НЦ и МФ-24ФМ.
- Коэрцитиметр КИМ-2М.
- Маятниковый копер ТСМК-50-2-2
Общий вид лаборатории механико-технологических испытаний материалов и конструкций
Общий вид лаборатории твердометрии
|
|
|---|
Общий вид лаборатории оперативной диагностики структурно-механического состояния материалов
Некоторые типы приборов для безобразцового контроля механических свойств конструкционных материалов, разработанные в НИЛ
Переносные приборы МЭИ-Т7(а), МЭИ-Т12(г), МЭИ-Т14(е). Портативный прибор МЭИ-Т8(д). Автоматизированные приборы для регистрации диаграмм вдавливания (б) и диаграмм царапанья (в) (совместная разработка с РНПО «Росучприбор»)
Оперативный контроль металла трубопровода, ротора турбины и металлоконструкции
с помощью прибора МЭИ Т-7
Научно-технические разработки, которые может выполнить НИЛ для предприятий металлургии, машиностроения, энергетики, авиакосмической отраслии, транспорта, нефтяной, газовой и химической промышленности:
- Проведение автоматизированных испытаний материалов на растяжение, сжатие, изгиб при нагреве до 12000С и охлаждении до -1960С.
- Проведение автоматизированных испытаний на ударный изгиб с определением ударной вязкости и ее составляющих: работы зарождения и работы распространения трещины.
- Выявление порога хладноломкости и определение критической температуры хрупкости материалов. 3. Оценка статической, динамической и циклической трещиностойкости материалов.
- Определение макро-, мезо-, микро- и нанотвердости материалов и их структурных составляющих.
- Фрактографический анализ изломов разрушенных деталей и образцов.
- Безобразцовый контроль микроструктуры и механических свойств металла непосредственно в изделиях машиностроения.
- Выявление распределения механических свойств металла в локальных зонах сварного соединения и зонах концентрации напряжений.
- Выявление причин внезапного разрушения деталей и конструкций в процессе эксплуатации.
- Безобразцовый контроль механических свойств изделий из полиэтилена и изоляционных материалов.
- Безобразцовый контроль механических свойств, адгезионной прочности и трещиностойкости покрытий различного назначения.
- Обследование и проведение комплексной диагностики фактического структурно-механического состояния металла оборудования и трубопроводов после длительной эксплуатации.
- Разработка переносных и портативных приборов для безобразцового контроля механических свойств материалов.
- Разработка стандартов предприятий, отраслевых инструкций и других нормативных документов по безобразцовому контролю механических свойств конструкционных материалов.
- Обучение специалистов промышленных предприятий безобразцовому контролю механических свойств материалов в рамках кафедрального центра по повышению квалификации.
- Подготовка научных кадров высшей квалификации в рамках обучения в аспирантуре и докторантуре по специальности 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение).
Контакты: тел.: (495) 362-75-68, E-mail: MatiuninVM@mpei.ru