Изучена структура, термические свойства, тепловое расширение и электрическая проводимость твердых растворов La1/3Sr2/3Fe1-y/3Cry/3O3-d (y = 0, 0.3, 0.6, 1.0) при температурах 750-950°C в интервале давлений кислорода от 10‑22 до 0.5 атм. Обнаружено наличие инвариантного состава (y=1), сохраняющего орторомбическую Pbnm симметрию элементарной ячейки при изменении содержания кислорода и имеющего повышенную проводимость по ионам кислорода (~0.2 S/см при 950°C). (ИХТТ УрО РАН)
Установлено существование и определены энтальпии образования в газовой фазе молибдатов и вольфраматов хрома CrXO4 (X=Mo,W;n=3-5), марганца MnXO4 (X= Mo,W; n=3,4), ниобатов, фосфатов и титаната марганца MnXO4 (X= Nb, P;n=2,3), MnTiO3, ниобата, танталата CrNbO3, CrTaO3 и фосфатов хрома (CrPO4, CrPO3), хроматов бария (BaCrО2, BaCrO3), а также солей железа: молибдата FeMoO4,вольфрамата FeWO4 и фосфатов (FePO, FePO3). (ИХС РАН)
Изучено извлечение радионуклидов и РЗЭ из растворов переработки перовскитового концентрата с использованием трибутилфосфата (ТБФ), октанола и ди-(2-этилгексил) фосфорной кислоты (Д2ЭГФК). Экстракционная очистка от тория протекает удовлетворительно с применением ТБФ, насыщенного HCl, и наиболее полно - с Д2ЭГФК. Для извлечения железа предпочтительно использовать октанол, более устойчивый в кислых средах, чем ТБФ. Достигнуто высокое извлечение Th и РЗЭ в осадки – более 99,4 и 99,9% соответственно. Содержание ThО2 в фильтрате <1 мг/л, что удовлетворяет требованиям санитарных норм на сброс производственных стоков в канализацию. (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
В гидротермальных условиях синтезированы нанотубулярные гидросиликаты изоморфного ряда Mg2Si2O5(OH)4- NiSi2O5(OH)4 имеющие структуру хризотила. Показано, что даже небольшое количество никеля в структуре нанотрубок существенно меняет их диаметр и длину. (ИХС РАН)
Совместно с Университетом Версаля (Франция) разработана методика направленного синтеза кластерных соединений нанометровых размеров, содержащих десятки атомов металла. Осуществлен синтез поли-оксотиометаллатного комплекса состава [{Mo3S4(H2O)5}4(g-SiW10O36)4]16-. Методами рентгеноструктурного анализа установлено, что анионный кластер в диметиламмонийной соли имеет размеры 3,0 нм и уникальную циклическую порфириноподобную структуру. Синтезированные соединения перспективны для создания селективных нанореакторов. (ИНХ СО РАН)
Изучены внутренние движения, фазовые переходы и ионная проводимость ряда комплексных фторидов циркония, гафния и сурьмы (III) с гомо- и гетероатомными катионами. Показано, что полиморфные превращения в большинстве соединений сопровождаются переходом кристалла в суперионное состояние, а высокая ионная (суперионная) проводимость обусловлена трансляционной диффузией ионов фтора и катионов аммония, таллия и, возможно, щелочных металлов. (ИХ ДВО РАН)
Химическая термодинамика и термохимия
Определена абсолютная энтропия и другие термодинамические характеристики аморфных металлических сплавов, сформулированы новые термодинамические условия перехода жидких сплавов в аморфное состояние. Установлено, что остаточная при 0 К энтропия аморфных сплавов находится в пределах от 0 до 2,7 Дж/моль.К и следовательно по уровню упорядоченности аморфное состояние сопоставимо с кристаллическим и что к нему применимо третье начало термодинамики. Условия, определяющие переход жидких металлических сплавов в аморфное состояние контролируются двумя термодинамическими функциями – конфигурационными энтропией и теплоемкостью расплава, которые в свою очередь зависят от ковалентной составляющей химической связи. (ИОНХ РАН, ИМЕТ РАН, ФГУП ЦНИИЧЕРМЕТ, МГИСиС)
Методами прецизионной адиабатической вакуумной и динамической калориметрии, а также калориметрии сжигания получен комплекс фундаментальных термодинамических характеристик сложных классов органических, металлоорганических и полимерных соединений, фуллеренов и фуллеренсодержащих материалов. Полученные результаты вошли в банки данных по термодинамическим свойствам и термодинамическим параметрам. (ИПФХ РАН, ИНЭОС РАН, ИСПМ РАН, ИМХ РАН, МГУ, РХТУ, ННГУ)
Проведены экспериментальные и теоретические исследования термодинамических свойств, супрамолекулярной структуры и физико-химических свойств растворов, флюидных систем, растворов ПАВ, жидких кристаллов, неоднородных полимерных гелей, магнитных жидкостей; разработан метод построения атомных моделей ионных жидкостей. Развит молекулярно-статистический подход для описания жидких кристаллов. Разработан новый подход к уравнению состояния и сформулирована общая теория уравнения состояния трехмерных и двумерных систем. Предложена схема разложения свободной энергии ассоциации протеинов. (ИХР РАН, СПб. ГУ, МГУ, МГИСиС)
Развиты методы неравновесной термодинамики для описания течения газа в наноразмерных капиллярах, исследованы особенности нестационарного и стационарного массопереноса через первапорационные мембраны, макрокинетики экзо- и эндотермических процессов. В приближении идеальных газов выведены уравнения согласованного изменения температуры и давления в равновесном адиабатическом процессе, в котором обратимая газофазная химическая реакция протекает в сопряжении с механической работой расширения газов. (ИФХ РАН, МИФИ, МГУ)
Проведены масс-спектральные и термохимически исследования термодинамики диссоциации и испарения сложных оксидных и солевых систем, образования природных
минералов: мусковита, поллуцита и брюстерита. Развиты методы построения Р-Т-х диаграмм. (ИОНХ РАН, ГЕОХИ РАН, ИМЕТ РАН, МГУ)
Физико-химические основы металлургических процессов
На основании анализа дифракционных данных и результатов компьютерного моделирования впервые выявлен универсальный характер некристаллической симметрии преимущественно пятого порядка в металлических расплавах и метастабильных аморфных и наноразмерных фазах, что развивает представления о строении неупорядоченных металлических систем и позволяет управлять структурой новых металлических материалов при их создании. (ИМЕТ УрО РАН).
В рамках модели ассоциированного раствора рассчитаны термодинамические свойства тройных расплавов Fe-Si-Al по данным о граничных бинарных системах. Наблюдающиеся закономерности изменения свойств объяснены конкуренцией атомов кремния и алюминия за атомы железа в процессе образования кластеров FexSiy и FexAly. Показано, что в расплавах Fe-Si-Al всего концентрационного диапазона наблюдаются отрицательные отклонения от закона Рауля, усиливающиеся при приближении к расплавам граничной системы Fe-Si. (ИМЕТ РАН)
Разработаны новые методики, алгоритмы и компьютерные программы численного термодинамического моделирования процессов охлаждения и кристаллизации сплавов на основе железа. Программы учитывают теплофизические, диффузионные и химические процессы, позволяют рассматривать различные геометрические образы объектов и учитывать разные граничные условия. Моделирование процессов охлаждения и затвердевания проведено для отливок, слитков в изложнице, непрерывнолитых плоских заготовок в тонких сечениях и каплеобразных объектов. (ИМЕТ УрО РАН)
Впервые экспериментально обнаружены структурные переходы в расплавах меди (1170°С) и кобальта (1595°С), сопровождаемые изменением их кристаллизационной способности и аномальным поведением вязкости. По данным спектрально-корреляционного анализа показано, что временная зависимость вязкости в области структурных превращений имеет колебательный характер, обусловленный осциллирующими релаксационными процессами в неравновесных расплавах и проявлением шумоиндуцированных переходов в метастабильной области вблизи критических температур. (ФТИ УрО РАН)
Выполнены расчеты кинетики рекомбинации атомов кислорода в термической кислородной плазме и кислородной плазме с примесью атомов водорода при снижении температуры с различной скоростью на основе механизма,
включающего в себя 45 реакций между компонентами. Определена оптимальная скорость охлаждения, позволяющая достигнуть значительных отклонений от равновесного содержания атомарного кислорода. Оценены условия образования заметных количеств озона и пероксида. (ИМЕТ РАН)
Разработана сталь Cr-W-V базовой композиции бейнитового класса для корпусов энергетических, водяных реакторов, характеризующаяся минимально возможным содержанием высокоактивируемых примесных элементов (Ni, Mo, Nb, Co, Cu ) и вредных примесей ( P, S). Сталь обеспечивает в 100 раз более низкий уровень наведенной активности при 40-летней выдержке после вывода из эксплуатации реактора по сравнению с используемой в настоящее время. (ФГУП ЦНИИ «Прометей»)
Впервые в мировой практике проведена выплавка крупнотоннажного слитка массой 52 т, изготовление обечаек с толщиной стенок 170 и 375 мм, предварительная (противо-флакетная), основная и дополнительная термические обработки малоактивируемой стали 15 Х2В2ФА-А. (ФГУП ЦНИИ «Прометей», ОАО «Ижорские заводы»)
Проведены исследования ферритно-мартенситной хромистой жаропрочной стали с быстрым спадом наведенной активности типа ЭК-181, ЭК-182 для изготовления тест-модуля международного реактора ИТЭР. Сталь ЭК-182 испытана на длительную прочность и ползучесть (до 20000 час) при 650 и 700оС. Проведены реакторные (в БОР-60) испытания образцов стали ЭК-181 при температуре 320-345оС и повреждающей дозе 6 - 8,2 сна. Предложен режим термической обработки, который в 1,5 – 2 раза увеличивает сопротивление низкотемпературному радиационному облучению изделий из данной стали. (ФГУП ВНИИНМ)
Новые конструкционные материалы