Научный центр физико-химических основ и технологий металлургии (НЦФХО)
ГНЦ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина»
НЦФХО ориентирован на решение сложных фундаментальных проблем и прикладных задач в ряде областей современного естествознания, теории металлургических и коррозионных процессов, инженерии неметаллических включений и создании перспективных материалов.
7
международных
проектов
500+
статей
опубликовано
450+
докладов сделано
80+
патентов получено в РФ

Основные направления деятельности


1. Проведение фундаментальных исследований в областях:
  • Физическая химия и теории металлургических процессов.
  • Физическая химия и химическая термодинамика материалов. Неорганическая химия, синтез и исследование новых веществ и материалов.
  • Материаловедение массовых высококачественных сталей, сплавов и других материалов с особыми свойствами.  
  • Физика конденсированного состояния, включая особые состояния вещества (аморфные, квазикристаллические, наноматериалы, многофункциональные сплавы) и экстремальные воздействия.
  • Статистическая физика и термодинамика.
  • Специальные виды коррозии и разрушения, проблемы состояния водорода и других примесей в стали.
  • Физическое, физико-химическое, статистическое моделирование процессов и материалов.

2. Расширение и оптимизация фундаментальных исследований:
  • Исследование и моделирование кинетики процессов, протекающих при обработке сталей, сплавов, других материалов. 
  • Исследование и моделирование кинетики формирования фазовых выделений, в том числе наноразмерных, в аустените, феррите при гцк-оцк фазовом превращении стали.
  • Исследование и моделирование фазовых, структурных превращений в сталях, сплавах, других материалах.
  • Исследование и моделирование степени стабилизации аустенита в зависимости от состава и режима обработки стали. 
  • Исследование и моделирование закономерностей влияния неметаллических включений, фазовых выделений, форм присутствия примесей на структурное состояние, комплекс свойств стали.
  • Разработка нового поколения экономнолегированных конструкционных сталей с однородной структурой, высоким и стабильным комплексом свойств на базе оригинальных научных принципов обеспечения благоприятной формы существования примесей, неметаллических включений.
  • Исследование и моделирование влияния разных факторов на показатели стойкости стали против различных видов коррозионного и коррозионно-механического разрушения. 
  • Разработка принципов достижения комплекса предельно высоких показателей трудно сочетаемых свойств сталей, сплавов, других материалов.
  • Разработка принципов создания кассетных технологий производства из стали одного химического состава материалов разных категорий прочности. 
  • Разработка принципов рафинирования металлургического кремния до «солнечного» качества для фотоэлектрических преобразователей энергии.
  • Разработка принципов получения сталей, сплавов, других материалов на базе оригинальных методов управления превращениями специально сформированного метастабильного состояния в разного системах: контролируемой кристаллизации предварительно полученного прекурсора с аморфной структурой, 

  • Создание эффективных, возобновляемых накопителей водорода с уровнем водородопоглощения до 10% и простотой реализации обратимого цикла поглощения и выделения водорода при температурах не более 140-160оС для обеспечения работы энергетических устройств в экстремальных условиях.

  • Разработка научных основ создания нового поколения многофункциональных сплавов на основе железа для авиационно-космической и ракетной техники.

3. Прикладные разработки в направлениях:

  • Создание массовых высококачественныхсталей (конструкционные, автолистовые, трубные, плакированные, специальные легированные, рессорно-пружинные и другие) и технологий их производства.
  • Разработка новых эффективных и модернизация существующих сквозных технологий, а также отдельных переделов металлургического производства прогрессивных видов металлопродукции. 
  • Разработка флюсов, шлаков, шлаковых смесей. Сварка, наплавка. 
  • Создание уникальных сталей, сплавов, материалов особого назначения (биметаллы, многофункциональные стали, сплавы, другие материалы специального назначения) и эффективных технологий их производства. 
  • Физические, термодинамические, физико-химические, кинетические, статистические модели процессов и сквозных технологий металлургического передела. 
  • Испытание стойкости материалов против различных видов коррозионного и коррозионно-механического разрушения. 
  • Разработка новых материалов для ТЭК, в том числе арктического назначения, возобновляемых источников энергии, каталитического синтеза. 
  • Разработка защитных покрытий, проката с покрытиями и эффективных технологий их производства.

4. Расширение и оптимизация сферы прикладных исследований:
  • Разработка комплексных технологий производства горячекатаного, холоднокатаного и холоднокатаного покрытого проката из новых сталей для изготовления прогрессивными методами горячей штамповки ответственных деталей транспортной, строительной, горнодобывающей и других видов техники с уникальным сочетанием увеличенных до 3 раз показателей прочностных характеристик (временное сопротивление – до 2300 Н/мм2, предел текучести – до 1900 Н/мм2), хладостойкости (ударная вязкость KCU-60°C - более 98 Дж/см2), коррозионной стойкости, эксплуатационной надежности при высокой пластичности, технологичности, свариваемости, снижении массы, металлоемкости, общих затрат на производство до 20%.

  • Разработка комплексных технологий производства новых экономнолегированных сталей ферритного класса с уникальным сочетанием высоких показателей прочности (до 1000 - 1200 МПа), пластичности (относительное удлинение - более 17-19%), хладостойкости, коррозионной стойкости и других свойств для ответственных изделий транспорта, машиностроения, строительства при снижении затрат, металлоемкости до 15-20 %, замещении импорта.
  • Разработка комплексных технологий производства холоднокатаного проката из низкоуглеродистых и сверхнизкоуглеродистых сталей с улучшенными в 1,5-2 раза показателями пластичности, штампуемости, коррозионной стойкости для изготовления изделий особо сложной формы для транспорта, машиностроения, строительства, при импортозамещении, расширении сырьевой базы, снижении затрат до 10-15%.
  • Повышение качества: в первую очередь пластичности и стабильности прочностных характеристик автолистовых сталей марок S550MC, S600MC, S700MC, НХ260LAD, НХ300LAD, НХ340LAD, НХ380LAD, НХ420LAD, HC300LA, HC340LA, HC380LA, HC420LA и других. Создание кассетных технологий производства проката различных марок и классов прочности из стали одного химического состава, обеспечение выполнения малых заказов. 
  • Разработка технологий производства новых высокопрочных (до 1600 2000 МПа) улучшенных прогрессивных (двухфазных ферритно-мартенситных, многофазных трип-) сталей с высокой устойчивостью к динамическим нагрузкам, стойкостью против коррозии для создания облегченных высоконадежных конструкций для автомобилей, машиностроения, строительства и т.п.
  • Разработка нового поколения экономнолегированных сталей и сквозной технологии производства из них сортового   проката с гарантированными показателями холодной осадки по группам 66, 66Т для изготовления высокопрочных крепежных и других ответственных изделий с увеличенными до 1,5-2 раз показателями надежности, долговечности, качественных характеристик, при импортозамещении, общем снижении затрат до 15%.
  • Разработка нового поколения экономнолегированных конструкционных (трубных) сталей с улучшенным не менее чем в 1,5-2 раза комплексом трудно сочетаемых показателей служебных свойств и качества для ответственных изделий топливно-энергетического комплекса с увеличенной до 2-3 раз эффективностью и надежностью эксплуатации при снижении металлоемкости до 15-20 %.
  • Разработка технологии производства нового поколения конструкционных (трубных) сталей (на базе марок 13ХФА, 09ГСФ, 05ХГБ и других) с гарантированно высокой (увеличенной в 2-3 раза по сравнению с существующими аналогами) стойкостью против общей и локальной коррозии (скорость локальной коррозии – не более 0,2-0,3 мм/год), стабильностью показателей механических свойств (разброс прочностных характеристик в рамках одного класса прочности – не более 30-40 МПа), при снижении затрат, отсортировки проката по дефектам металла, механическим свойствам, неудовлетворительным результатам коррозионных испытаний, затрат.
  • Разработка технология производства нового поколения конструкционных (трубных) сталей (на базе марок 13ХФА, 08ГФБ-У, Х56S) с гарантированно высокими, удовлетворяющими всем российским и международным стандартам, показателями стойкости против ВР, СКРН, стабильности механических свойств (разброс прочностных характеристик в рамках одного класса прочности – не более 30-40 МПа), при снижении затрат, отсортировки проката по дефектам металла, механическим свойствам, неудовлетворительным результатам коррозионных испытаний.
  • Разработка технологии производства нового поколения конструкционных (трубных) сталей (на базе марок 13ХФА, 05ХГБ, 08ГФБ-У, Х56S, 10Г2ФБ и др.) с одновременно гарантированно высокими показателями стойкости против всех видов коррозионного и коррозионно-механического разрушения, удовлетворяющими всем российским и международным требованиям, при стабильности механических свойств (разброс прочностных характеристик в рамках одного класса прочности – не более 30-40 МПа), снижении затрат, отсортировки проката по дефектам металла, механическим свойствам, неудовлетворительным результатам коррозионных испытаний.
  • Новые экономнолегированные высокопрочные (1700 МПа и выше) стали с полностью мартенситной структурой и гарантированными показателями плоскостности.
  • Разработка технологии производства нового поколения судостроительных сталей с повышенной не менее чем в 1,5-2 раза коррозионной стойкостью, эксплуатационной надежностью.
  • Разработка технологии производства новых Al–H–Mn-сталей (% (масс.): <0,5 C; >15 Mn; >1Al), обладающих при высокой прочности предельно высокой пластичностью за счет реализации TRIP- или TWIP-эффектов для изготовления ответственных узлов транспортной, промышленной, бытовой и других видов техники.
  • Разработка технологий производства новых сталей, устойчивых к разрушению (скорость локального разрушения не более 0,05-0,1 мм/год) в активных углерод- и водородсодержащих газовых средах для водородной энергетики, каталитического синтеза, глубокой переработки нефти, каменного угля, древесины, термообработки в контролируемых атмосферах, систем фильтрации отходящих конвертерных газов.
  • Разработка технологий производства новых экономнолегированных сталей для лазерной резки.
  • Разработка технологий производства коррозионностойких и износостойких плакированных сталей для высоконагруженных элементов почвообрабатывающей, горнодобывающей техники, высокоскоростного железнодорожного транспорта, химического, нефтехимического машиностроения, других ответственных назначений.
  • Разработка технологий производства специальных сталей и прецизионных сплавов с комплексом трудно сочетаемых физических свойств высокого уровня.
  • Разработка эффективных накопителей водорода на базе интерметаллических соединений легких элементов с массовой долей хранения водорода более 10% для топливных элементов.
  • Разработка эффективных технологий производства методом электрошлаковой наплавки новых высокопрочных, коррозионностойких плакированных сталей с предельно высокой прочностью (не менее 450 Н/см2) и сплошностью (0 класс по результатам УЗК) соединения слоев и изготовления из них, без использования специальных приемов, сварных конструкций и оборудования для опреснителей воды, энергетических установок с увеличенным в 2-2,5 раза ресурсом эксплуатации. Обеспечение увеличения не менее чем в 1,5-2 раза прочности (не менее 850 Н/мм2), коррозионной стойкости. Снижение металлоемкости на 15-20%, материальных и энергетических затрат – не менее 30-35%, расхода дорогих, остродефицитных легирующих компонентов в 2-3 раза, аварийности и объема ремонтных работ – до 40%. Повышение безопасности жизнедеятельности человека, улучшение экологии.
  • Разработка на базе оригинальных методов управления составом, структурным состоянием, характеристиками неметаллических включений, форм присутствия примесей нового поколения конструкционных сталей для средств разведки, добычи и транспортировки углеводородного сырья с увеличенными в 2-3 раза показателями эксплуатационной надежности, долговечности, в том числе в экстремальных условиях северных широт, при снижении затрат, металлоемкости до 15-20%.
  • Разработка на базе оригинальных принципов управления характеристиками структурного состояния эффективных технологий производства нового поколения экономичных трубных сталей, обеспечивающих увеличение срока безаварийной эксплуатации тепловых сетей с 8-10 до 20-25 лет, исключение необходимости профилактического отключения горячего водоснабжения.
  • Разработка с использованием методов интенсивного воздействия на металл, технологии производства двух-, трехслойных коррозионностойких труб с плакирующими слоями из коррозионностойких сталей, обеспечивающих увеличение ресурса эксплуатации средств разведки, добычи и транспортировки углеродного сырья в 3-5 раз в экстремальных условиях.
  • Разработка нового поколения высокопрочных конструкционных сталей для увеличения ресурса эксплуатации тяжелонагруженных элементов угледобывающего оборудования в 1,5-2 раза.
  • Разработка нового поколения высокопрочных конструкционных сталей для увеличения в 1,5-2 раза ресурса эксплуатации рамных и кузовных конструкций сельскохозяйственной и других видов техники.
  • Разработка методик диагностики коррозионной стойкости, эксплуатационной надежности стали.
  • Разработка методик определения ТКЛР и других физических свойств сталей и сплавов.
  • Разработка технологий переработки углеводородсодержащих отходов в товарный синтетический газ с использованием реактора с металлическим расплавом. 
  • Разработка нового поколения многофункциональных сплавов на основе железа, обладающих следующим комплексом трудносочетаемых свойств высокого уровня: коэффициент термического расширения, регулируемый в зависимости от конкретных требований в диапазоне от -2·10-6К-1 до + 16·10-6К-1 при температурах -196 ˜ +300°С; температурный коэффициент модуля упругости при температурах -196 ÷ +300°С ниже 20·10-6К-1; предел прочности до 1700 МПа; предел упругости до 1400 МПа; относительное удлинение 8-30%; магнитная индукция 1,2-1,5 Тл; магнитная проницаемость 100000 Гс/Э, коррозионная стойкость 1-2 балла; добротность при механических колебаниях (3÷6)х104. 
  • Разработка эффективных технологий производства эффективных технологий производства рессорно-пружинных сталей с увеличенными в 2-3 раза показателями свойств и качества. 

  • Разработка физических, физико-химических и математических моделей металлургических процессов, сталей, других материалов.
  • Разработка новых видов проката с защитными покрытиями на основе цинка, алюминия, сплавов цинка с алюминием и магнием, наносимых горячим способом.
  • Разработка технологий получения проката с покрытиями с высоким качеством отделки поверхности для лицевых деталей кузова автомобиля и белой техники.
  • Совершенствование технологии производства и повышение качества белой жести электролитического лужения.
  • Разработка новых материалов на основе проката с покрытиями и новых способов нанесения покрытий.
  • Разработка технологических и технических заданий на создание (закупку) технологического оборудования агрегатов покрытий, экспертиза проектов, создание нормативной документации.

Структура НЦФХО

Основные научные достижения: 

  • Разработана новая теория металлургических шлаков, позволившая достичь принципиального прогресса в технологиях выплавки и обработки стали. 
  • Впервые создана теория стеклообразования и образования квазикристаллов в металлических сплавах, играющая ключевую роль для прогнозирования условий получения таких материалов, в том числе непосредственно из расплава. 
  • Разработано 40+ новых марок горячекатаных и холоднокатаных низкоуглеродистых, сверхнизкоуглеродистых, высокопрочных низколегированных, прогрессивных автолистовых сталей с показателями уровня и стабильности механических и других служебных свойств, сопоставимыми или существенно превышающими характеристики лучших мировых аналогов, при снижении затрат. Большинство марок акцептовано зарубежными автопроизводителями. 
  • Разработаны методики адекватной диагностики стойкости трубных, конструкционных сталей против коррозионного и коррозионно-механического разрушения, эксплуатационной надежности, трубных, конструкционных сталей в различных средах. 
  • На базе использования разработанных оригинальных технологических приемов и технологий достигнуто увеличение в 2-5 раз коррозионной стойкости, ресурса эксплуатации в нефтепромысловых средах ряда серийно производимых и разработанных новых трубных сталей. 
  • Разработаны технологии производства 15+ сталей и сплавов с комплексом высокого уровня трудно сочетаемых физических, физико-химических, механических свойств для объектов специальной техники. 
  • Разработаны сквозные технологии производства методом наплавки износостойких плакированных сталей и изготовления тяжело нагруженных элементов сельскохозяйственной техники с ресурсом эксплуатации в 2-3 превосходящим показатели лучших мировых аналогов. 
  • Разработаны сквозные технологии производства проката из новых сталей для изготовления прогрессивными методами горячей штамповки ответственных деталей транспортной и других видов техники с уникальным сочетанием увеличенных до 3 раз показателей прочности – до 2300 Н/мм2, хладостойкости, коррозионной стойкости, эксплуатационной надежности, при высокой пластичности, технологичности, свариваемости, снижении металлоемкости, общих затрат на производство до 20%. 
  • Разработаны новые экономнолегированные стали ферритного класса с улучшенным в 1,5-2 раза, по сравнению с существующими аналогами, комплексом трудно сочетаемых показателей прочности, пластичности, штампуемости, других свойств, при снижении металлоемкости, затрат до 15-20 % для транспорта, машиностроения, строительства. 
  • Разработаны эффективные технологии производства методом электрошлаковой наплавки новых высокопрочных (не менее 850 Н/мм2), коррозионностойких плакированных сталей с предельно высокой прочностью (не менее 450 Н/см2) и сплошностью (0 класс по результатам УЗК) соединения слоев, и изготовления из них, без использования специальных приемов, сварных конструкций и химического, нефтехимического оборудования, энергетических установок с увеличенным в 2-2,5 раза ресурсом эксплуатации.
  • Разработана эффективная технология производства сортового проката из рессорно-пружинных и сталей 60С2ХА, 54SiCr6 с высоким качеством поверхности для автомобильных пружин.
  • Разработаны эффективные технологии производства круглого проката из специальных легированных сталей с гарантированной группой холодной осадки 66 и 66Т для изготовления высокопрочных крепежных и других изделий методом ХОШ. 
  • Разработаны эффективные технологии производства сталей с заданной водородопроницаемостью для однослойного эмалирования.
  • Разработаны эффективные возобновляемые накопители водорода с уровнем водородопоглощения до 10% и простотой реализации обратимого цикла поглощения и выделения водорода при температурах не более 140-160оС для обеспечения работы энергетических устройств в экстремальных условиях.
  • Разработаны новые стали, устойчивые (скорость локальной деградации металла не более 0,05-0,1 мм/год) при экстремальном воздействии активных водород- и углеродсодержащих газовых сред, для водородной энергетики, установок каталитического синтеза, промышленного получения и переработки водорода, синтез-газа, в том числе в жидкие моторные топлива и другие назначения.
  • Создан, внедрен и успешно используется уникальный экологически чистый электролит для лужения жести на основе сульфаминовой кислоты с отечественными ПАВ.
  • Разработан принципиально новый процесс нанесения горячих покрытий «Вертикаль» с удержанием расплава в ванне с помощью магнитогидродинамического затвора.

Признание мировым научным сообществом:

  • Премия Правительства РФ в области науки и техники 2010 г. для молодых ученых 
  • Премия Правительства РФ в области науки и техники 2013 г. 
  • 13 Золотых и 4 Серебряных медали, 3 Диплома Международной выставки «Металл-Экспо», 2006 - 2018 гг. 
  • 2 Золотые медали ВВЦ. 
  • Медаль Лауреата ВВЦ. 
  • 4 Золотые медали лауреата «Антикор и гальваносервис» 2010 - 2014 гг. 
  • 3 Диплома МОО «Ассоциация сталеплавильщиков». 
  • 18 дипломов и наград российских и международных конференций, в том числе молодых ученых. 
  • 2 Золотые, 3 Серебряные, 2 Бронзовые медали и 4 Диплома Лауреата Московского Международного салона изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» 2012 - 2018 гг. 
  • 2 Диплома Инженерной Академии наук. 

Федеральная целевая программа


Контакты

Зайцев Александр Иванович
Директор
доктор физико-математических наук, профессор, академик РАЕН
Родионова Ирина Гавриловна
Заместитель директора
доктор технических наук