Department of Physical-Chemical Processes of Brazing

(Fig. 1) Vacuum two-bell furnace with radiation heating

Vacuum furnace provides heating of products up to 200 mm in diameter and up to 250 mm high up to the temperature of 1250 C with not worse than ±10°С uniformity of temperature distribution through the chamber volume.
Heating cycle parameters can be adjusted both automatically using a microprocessor controller (with information output to the computer), and manually, which promotes the flexibility and precision of controlling the technological process;
– vacuum unit developed at the Department, which is fitted with high-frequency generator VCh-65AV, providing induction heating by high-frequency current (65 kW) of a local area of the product with a high rate of heating and cooling. Owing to a replaceable vacuum chamber, this unit allows conducting experiments under vacuum in an inert gas and in the air environment;
– developed at the Department all-purpose soldering hydrogen station P-114 of electrolysis type, which provides precision flux flame soldering of different materials with controlled locality of the heating zone in the range of 0.5-3 mm;
– developed at the Department stand for arc brazing and welding (Fig. 2) which consists of the mechanism of moving the torch, welding system KEMPPI MLS Master TIG AC/DC 2300, pilot arc ignition block and filler wire feeder.

(Fig. 2) Stand for arc brazing and welding

Torch movement mechanism designed for arc brazing and welding in the automatic mode of butt and overlap joints on the horizontal or inclined surface of the product during movement of the plasmatron torch with a nonconsumable or consumable electrode along the weld with continuous filler metal feed into the brazing zone;
– MMT-1600V microscope fitted with “ZEISS AxioCam ICc 5” digital camera and “ZEN” software;
– microhardness meters «NOVOTEST TS-MKV-1M», PMT-3

Результати роботи відділу за останні 5 років

2016 – досліджено багатокомпонентні сплави системи Ni-Pd, розроблено високоміцний припій і технологічний процес   високотемпературного вакуумного паяння перспективних жароміцних сплавів на основі Ni, що забезпечує  отримання структури твердого розчину в паяному шві, а також стабільні результати короткочасної міцності паяним з’єднанням  (при Т=20 ºС) 1230-1290 МПа і високу тривалу  міцність (132 год без руйнування) при постійному напруженні 785 МПа і температурі 550 °С.

2017 – На основі  систематичних досліджень  фізико-металургійних особливостей формування нероз’ємних з’єднань розроблено перспективні композиції припоїв, визначено механічні характеристики, створено базові технології  високотемпературного вакуумного паяння різнорідних матеріалів молібден-графіт (нержавіюча сталь) високотемпературного призначення.

2019 – Створено негігроскопічні фторидні флюси і розроблено технологічний процес реактивно-флюсового паяння алюмінієвих тонкостінних конструкцій в контрольованому газовому середовищі без і з застосуванням припоїв системи Al-Si. Встановлено, що при нагріві реактивних флюсів відбувається відновлення кремнію на поверхні алюмінію з утворенням розплаву Al-Si, що слугує припоєм.

2020 – Відпрацьовано технологію ремонту  шляхом наплавлення зносостійкого покриття композиційного матеріалу марки Tero Cote 7888 Т фірми Castolin (сплав системи Ni-Cr + карбіди вольфраму) на сталеві і матричні бурові долота, що  забезпечує продовження робочого ресурсу і заощадження  коштів при бурінні газових і нафтових свердловин.

• Почесна грамота «Кращий молодий винахідник МНТК» Зволінський І.В. (1988)
• Лауреати премії ім. Є. О. Патона д.т.н., с.н.с. Максимова С.В.,  Сабадаш О.М. (2008)
• Відзнака Національної Академії Наук України «За наукові досягнення» д.т.н., с.н.с. Максимова С.В. (2014)
• Медаль КНР “China Government Friendship Award ” д.т.н., с.н.с. Максимова С.В (2016)
• Почесна грамота Національної академії наук України за досягнення у вирішенні найважливіших наукових та науково-технічних проблем: д.т.н., с.н.с. Максимова С.В., к.т.н. Воронов В.В., Сабадаш О.М., Писарєв А.М., Сухоярський В.Е. (2018)
• Подяка ІЕЗ ім. Є.О. Патона Національної академії наук України за багаторічну плідну працю і особистий внесок у розвиток Інституту та з нагоди 100-річчя НАНУ (Зволінський І.В., Коротенко Л.П.)
• Почесне звання “Заслужений діяч науки і техніки України” д.т.н., с.н.с. Максимова С.В. (2020)   

Стипендіати НАН України:
м.н.с. Ковальчук П.В. (2020-2021)

Стипендіати Президента України:
м.н.с. Мясоїд В.В. (2017-2019)
м.н.с. Ларіонов А.В. (2024-2026)

Підготовка наукових кадрів та викладацька діяльність:

Захист дисертації  на здобуття  наукового ступеня кандидата технічних наук:
25.09.2019 – Мясоїд В.В.,
17.03.2021 – Сабадаш О.М.

Захист дисертації на здобуття наукового ступеня доктора філософії:
29.06.2022 – Ковальчук П.В.

1. Фізико-металургійні основи керування структуроутворенням з’єднань монокристалічних  жароміцних сплавів, що отримані шляхом вакуумного паяння (2019-2021).
2. Розробка наукових засад створення багатокомпонентних адгезійно-активних припоїв і технологічного процесу високотемпературного вакуумного паяння, що забезпечують підвищену жароміцність паяним з’єднанням жароміцних ливарних нікелевих сплавів (2017-2021).
3. Розробка високотемпературного припою і технологічного процесу паяння (ремонту) високоміцних нікелевих сплавів для газотурбінних двигунів морського та наземного використання (2020-2021).

 Перспективні розробки:

«Металургійні засади створення різнорідних з’єднань прецизійного сплаву ковару з нержавіючою  сталлю і молібденом та  розробка припою і технологічного процесу  високотемпературного вакуумного паяння»

1. Maksymova S. V. «Vacuum Brazing of Dissimilar Joints Mo-SS with Cu-Mn-Ni Brazing Filler Metal» Chapter 5 in “Welding – Modern Topics” IntechОpen. London, UK. 2021. P. 103-119. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.83204, ISBN 978-1-83881-897-5

2. Maksymova V. Influence of Diffusion Processes on the Structure of Brazed Joints of Titanium Aluminides. Chapter 2 in «Current Topics and Emerging». BP International: I-UK, 2023. Vol. 2, Р. 14-29. DOI: 10.9734/bpi/cteims/v2/5554A. ISBN – 978-81-19491-08-7 (Print)
3. Maksymova S.V., Zvolinsky І. V., Voronov V. V, Kovalchuk P. V. Corrosion of Brazed Joints. Chapter 7 in «Advances in Materials Science Research». Ed. Maryann C. Wythers. Nova Science Publishers Inc.: New York, USA, 2024, Vol. 68, Р. 241-270. Scopus
   ISBN 979-8-89113-707-3 (eBook), ISBN 979-8-89113-686-1 (Нardcover), Scopus
4. Khorunov V. F., Maksymova S. V. Brazing of supрer alloys and the intermetallic alloy (γ-TiAl) Chapter 4 in «Advanced in brazing. Science, technology and applications». WPL, Oxford Cambridge, UK. 2013. Р. 85-120. ISBN 978-0-85709-423-0, Scopus
5. «Паяння матеріалів» підручник Єрмолаєв Г.В., Квасницький В.В., Квасницький В.Ф., Максимова С.В., Хорунов В.Ф., Чигарьов В.В. Миколаїв: НУК, 2015

Статті (вибрані):

1. V. Maksymova, V. V. Voronov, P. V. Kovalchuk, A. V. Larionov. (2017) Producing dissimilar joints of molybdenum–stainless steel using vacuum brazing. The Paton Welding J. # 2. Р. 13-18. DOI:10.15407/ tpwj 2017.02.03.
2. V. Maksymova, V.V. Voronov and P.V. Kovalchuk. (2017) Brazing filler metal without boron and silicon for brazing of heat-resistant nickel alloy. The Paton Welding Journal. #8, Р. 12-17. https://doi.org/10.15407/as2017.08.02
3.  V. Maksymova, V. V. Voronov, P. V. Kovalchuk, and A. V. Larionov. (2017) Influence of Temperature of the Brazing on Structure of Brazed Heterogeneous Molybdenum–Stainless Steel Joints. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. J.; 39: # 9: Р.1227-1237. DOI:10.15407/mfint. 39.09.1227.
4. Maksymova S., Miasoid V., Nyrkova (2018) Corrosion resistance of high-temperature intermetallic nickel alloy with palladium brazing filler metal. Proceedings of the IBSC, USA: American Welding Society, New Orleans, LА. P.190-193.
5. Maksymova S., Zvolinsky I. (2019) Plasma-arc brazing of steel 08kp (rimmend) by using brazing filler metals of Cu-Mn-Ni-Si system. The Paton Welding J. #7, 21-24.  DOI:http://doi.org/10.15407/tpwj07.05
6. Maksymova S., Kovalchuk P., Voronov V. (2019) Influence of Cobalt on the Structure and Technological Properties of Alloys of the Cu–Mn System. Noveishie Tekhnol. J. vol. 41, No. 10, Р. 1365–1375 https://doi.org/10.15407/mfint.41.10.1365.
7. Maksymova S. V. (2020) Brazing is a perspective method of obtaining permanent joints. The Paton Welding J. #3. Р.29-34. DOI:10.15407/as2017.02.03.
8. Maksymova S. V., Miasoid V.V. (2020) Influence of diffusion processes on structure of brazed joints and brazing filler metal after spreading over Ni₃Al-based alloy. Welding in the World. # 64, Р. 1047-105. https://doi.org/10.1007/s40194-020-00896-1
9. Стефанів Б.В. (2020) Особливості відновлення зношених робочих органів бурових доліт. Автоматичне зварювання, 6, 45-50. https://doi.org/10.37434/as2020.06.08

10. Sabadash O.M., Maksymova S.V. (2020)  Formation and structure of the Al-Si layer on the contact surface of aluminum – reactive flux of the system KF-AlF₃-K₂SiF Metallofiz. Noveishie Tekhnol.  vol. 42, No. 8, Р. 1079–1092 https://doi.org/10.15407/mfint.42.08.1079

Патенти

1. Патент України на винахід №  122452 (11. 2020) «Реактивниий флюс для паяння алюмінієвих  сплавів» Автори: Сабадаш О.М., Максимова С.В., Ковальчук П.В., Богатирьов М. М.
2. Патент України на винахід №122930 (20.01.2021). Припій для паяння молібдену з нержавіючою сталлю.  Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук П.В., Ларіонов А.В.
3. Патент України на винахід UA № 117177 (25.06.2018) «Припій для паяння твердосплавного інструменту». Автори: Патон Б. Є., Стефанів Б.В., Сабадаш О.М.
4. Патент України на винахід UA № №118895 (25.03.2019) «Спосіб нанесення нікелевого покриття на титан і його сплави». Автори: Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук П.В.,  Лозбін Д.В.
5. Патент України на винахід UA №119396 (10.06.2019) «Припій для паяння різнорідних з’єднань молібден-нержавіюча сталь». Автори: Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук П.В.