О работе НИЦ «Термохимия материалов» Цель лаборатории проводить исследования в области химической термодинамики и фазовых равновесий для решения задач. - презентация

1 О работе НИЦ «Термохимия материалов» Цель лаборатории проводить исследования в области химической термодинамики и фазовых равновесий для решения задач в промышленности О работе НИЦ «Термохимия материалов» Цель лаборатории проводить исследования в области химической термодинамики и фазовых равновесий для решения задач в промышленности Александра.В. Хван Алан.Т. Динсдейл Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

2 When the knowledge is weak and the situation is complicated, thermodynamic relations are really the most powerful Когда знания слабы, а ситуация сложна, термодинамика является наиболее действенным средством Richard Feynman

3 Научное направление, в котором работает центр Сотрудничество центра Научные исследования центра и результаты Образовательная деятельность центра Статистика Планы

4 Истоки Josiah Willard Gibbs «On the Equilibrium of Heterogeneous Substances» ( О равновесии гетерогенных веществ) 1908 J.J. van Laar, Z. Phys. Chem. 63 (1908) Николай Семенович Курнаков. « Совместной, непрерывной работой теории и эксперимента… раскрывается пограничная область химического знания… на основании изучения соотношений между составом и физико-химическими свойствами. Эту область можно назвать физико-химическим анализом» Физико-химические свойства, Фазовые равновесия Структура материалов Свойства материалов

5 Calphad XX век - Calphad XX век - Computer coupling of phase diagram and thermochemistry (Компьютерное моделирование фазовых диаграмм и термохимических свойств) 1956 L. Kaufman, M. Cohen, Trans. AIME J. Metals L. Kaufman, H. Bernstein, Computer Calculation of Phase Diagrams, Academic Press, New York 5-9 ноября 1973 Первый семинар Calphad «в комнате без окон и обеденным пайком» We believe that substantial progress can be made in a short period of time if we could arrange to work together for one week at one of our facilities to define problems, disband, carry out some individual activities and meet again for a week at a second facility to compare results and chart future activities Мы верим в то, что значительный прогресс может быть достигнут за короткое время, если мы сможем организовать совместную работу в течение 1 недели в одной из наших лабораторий, с целью определить проблемы и понять пути их разрешения, провести отдельные обсуждения, а затем встретится еще раз на неделю, в другой лаборатории, чтобы сравнить полученные результаты и определить следующие шаги. Larry Kaufman, Harvey Nesor (ManLAB США), Oswald Kubashewski, Philip Spencer, Jack Counsell ( NPL, Великобритания), Mats Hillert, Gernot Kirchner (KTH, Швеция), Himo Ansara (LTPCM ENSEEG Grenoble, Франция), John Cahn (MIT, США), Dick Weiss (США), Claude Lupis ( Carnigie Mellon University, США), Ihsan Barin (RWTH Aachen, Германия)

6 Была разработана единая концепция компьютерного моделирования многокомпонентных систем Создана основа для согласования разрабатываемых моделей описывающих фазы, двойные и тройные системы ( Cd-Sb, Cr-Fe, Ti-No, Bi-Sb, Cr-Co, Cd-Sb-Bi, Al-Ni-Ti, Fe-Cr-V) Разработана основа для взаимодействия между группами Начались обсуждения моделей для описания твердых растворов Были созданы первые принципы (правила) описания чистых элементов на примере Fe и Mn SGTE Data for Pure Elements", Dinsdale AT, CALPHAD, 15(4), 1991, pp

7 L Kaufman and J Agren. Scripta Materialia 2014;70(1):3-6 Calphad: the road map of quantitative microstructure engineering-the materials genome Кальфад – это дорожная карта для компьютерной инженерии микроструктуры материалов CALPHAD XXI век – Геном материала

8 Мир Calphad Основные исследовательские центры США 2008Год публикация отчета национальных академий Integrated Computational Materials Engineering: A Transformational Discipline for Improved Competitiveness and National Security ( Интегрированное компьютерное моделирование материалов: трансформационная дисциплина для увеличения конкурентоспособности и национальной безопасности) d+Computational+Materials+Engineering+-wikipedia&hl=en Июнь 2011 Белый дом подписывает программу финансирования Materials Genome Initiative: A Renaissance of American Manufacturing Области поддержки : работы как вы области фундаментальных экспериментальных исследований, так и теоретических исследований позволяющих получить недостающую информацию о свойствах материалов исследования в области компьютерного моделирования В рамках этой программы выделено отдельное финансирование для создание единых банков физико-химических свойств, кинетических свойств, термодинамических моделей, коды фазовых полей (Phase field codes). Ответственными исполнителем назначен NIST Развитие программного обеспечения для быстрой компиляции данных при разработки материалов Проводятся семинары и круглые столы и симпозиумы

9 Германия и Австрия Основное финансирование происходит через проекты и обще национальные программы DFG В обязательном порядке в рамках проекта по разработке или исследованию материалов должны присутствовать группы из «ICME» RWTH Aachen (расчеты из первых принципов, CALPHAD, моделирование микроструктур методом полей) KIT (экспериментальное определение термодинамических свойств, CALPHAD, моделирование микроструктур методом полей) TU-BAF (экспериментальное определение термодинамических свойств, CALPHAD) TU-Clausthal (экспериментальное определение термодинамических свойств, CALPHAD) FZ- Juelich (экспериментальное определение термодинамических свойств, CALPHAD) Ruhr-Universität Bochum (расчеты из первых принципов, CALPHAD) University of Vienna (экспериментальное определение термодинамических свойств) TU-Wien (моделирование кинетических процессов)

10 Швеция Первое применение предприятием методов Calphad для разработки и производства материалов (Sandwick AG) Финансирование как из государственных фондов, так и коллективными фондами промышленных предприятий (в частности на 1 проект 1 центра по расчетам из первых принципов фондом промышленных предприятий выделяется порядка 2 млн Шведских крон в год) Первые учебные материалы по компьютерному моделированию материалов KTH (Calphad) Linkoping University (ab initio) University of Uppsala (Calphad)

11 Франция Commisariat a lEnergie Atomic Arcelor Mittal R&D, Метц. University of Grenoble (экспериментальные исследования, Calphad, расчеты из первых принципов) University of Marseille (старейший центр калориметрических исследований в мире) ICMPE-CNRS Thiais Paris (Calphad, кристаллография, расчеты из первых принципов) University of Montpeiller (Calphad)

12 Китай Вводятся программы и инициативы схожие по сути с программами США. Колоссальный прирост новых исследователей Наибольшее количество публикаций Основная стратегия – обучение через стажировки или выполнение работ по коротким контрактам молодыми исследователями в ведущих старейших школах. Очень тесная взаимосвязь между научными группами, а также между учениками и учителями Основной недостаток – качество Проблемы: плагиат данных

13 Остальные страны Великобритания o старейшая школа в NPL, однако нет доступа к образовательному процессу, как следствие старение кадров o Проблемы красно-кирпичных вузов в образовательном процессе Канада (McGill University, Ecole Polytechnique of Montreal) o Одна из ведущих групп в мире. Являются разработчиками Fact Sage o Пополняется в том числе выпускниками МГУ Италия o Наиболее активные в проведении конференций, однако группы сконцентрированы в университете Генуи o Большая поддержка от промышленных предприятий Бразилия o Происходит рост научных центров (с подготовкой кадров в европейских школах) в тесной связи с промышленными партнерами Чешская республика o Основные группы сконцентрированы в Брно ( Calphad, экспериментальные методы исследования) Япония (Tohoku University, Kwansei Gakuin Unviersity) Южная Корея (Postech, KAIST) Австралия (Queensland University) Южная Африка (Witwatersand University)

14 Россия Хороший потенциал и большое количество хороших научных работ, при очень низком уровне сотрудничества Хорошая базовая подготовка студентов Слабое сотрудничество между вузами и центрами РАН Отсутствие координирующего научного сообщества. Очень слабое представительство в международном сообществе, и отсутствие реального желания в совместных работах, а также принятия к использованию международных стандартов. Высокий интерес со стороны промышленных предприятий, что создает уникальную ситуацию, когда промышленные предприятия подталкивают научные исследования. При этом есть высокий риск обращения промышленных компаний за исследованиями и образовательными программами в зарубежные научные центры, таким образом мы имеем конкуренцию с иностранными группами на внутреннем рынке

15 Создание НИЦ «Термохимия материалов» НИЦ «Термохимия материалов» был основан приказом ректора НИТУ МИСиС от 1 апреля 2013 года Официальное открытие центра состоялось 12 февраля 2014 года. 1-ый внебюджетный договор по НИР центра с Выксунским металлургическим заводом был подписан 20 мая 2013 года Центр выиграл финансирование в рамках грантов программы НИТУ МИСиС

16 Александра Хван, к.т.н. (директор, РФ) Алан Динсдейл, PhD (вес, Великобритания) Александр Кондратьев, PhD (снс, РФ/Австралия) Владимир Черверикин, к.т.н (снс, РФ) Дмитрий Иванов, к.т.н (ведущий инженер, РФ) Юлия Фартушная, к.х.н (снс, Украина) Ондрей Зобак, PhD (снс, Республика Чехия) Ирина Баженова, (инженер, РФ/Молдавия) Энди Ватсон, PhD (Исследователь-консультант, Великобритания) Институтский проезд 2, Мосрентген, Москва, Россия, Тел: , Евгений Сюткин, аспирант (РФ) Константин Стародуб, аспирант (РФ) Альбина Ахметова, аспирант (РФ) Масума Мардани, студент магистр (Афганистан) Хитеш Шарма, студент магистр (Индия) Доминик Эземенака, студент магистр (Нигерия) Антуан Руссо, студент магистр по обмену с университетом Лотарнгии (Франция) Корентан Ле Таллюдек, стажер университета Нант (Франция)

17 Исследования

18 Калориметрия Высокотемпературный изопериболический Tian- Calvet микрокалориметр AlexSys (до 1000С) DSC Labsys (до 1600 С) c дополнительным 3D детектором типа (Tian-Calvet) для измеренияCp Высокотемпературный ДТА(до 2400 С ) Experimental determination of the thermodynamic properties of the Laves phases in the Cr-Fe-Nb system, E.A. Syutkin,, A. Jacob, C. Schmetterer,,A.V. Khvan, B. Hallstedt, A.T. Dinsdale, Thermochimica Acta 2015

19 Пробоподготовка Печная лаборатория Сушильный шкаф Высокотемпературная печь до 1600 С, с возможностью работы в защитной атмосфере Трубчатая печь c возможностью работы в защитной атмосфере, созданием вакуума, Т макс=1800С Дуговая плавильная печь 5SA с возможностью работы в защитной атмосфере, Т макс = 3000 С. Химическая лаборатория Бокс перчаточный Полировальный станок Struers LaboPol-5 Отрезной станок Labotom-5 Ультразвуковая ванна Весы с приставкой для измерения плотности Дистиллятор Микроскопия Световой микроскоп Olympus GX71F-5

20 Измерение термофизических свойств Brookfield DV3T rheometers (models LV & 5HB) Программное обеспечение TC Classic TCv3 на 99 пользователей, Dictra v27 на 99 пользователей, Prisma на 99 пользователей. MTDATA Базы данных коммерческие + авторские Компьютерный класс на 10 ПK

21 Финансирование проектов гг Проекты с промышленностью Компания Проект Статус ОАО «ВМЗ» «Исследования влияния химического состава хромсодержащих сталей на характер формирования оксидов в процессе сварки ТВЧ». Объем финансирования: 2.6 млн руб Алмалыкский ГМК «Исследование фазовых и химических составов, образующихся шлаков, а также их изменения при кристаллизации в процессе кислородно-факельной плавки» Объем финансирования: 90 тыс USD Алмалыкский ГМК Оптимизация процесса кислородно-факельной плавки на основе термодинамического моделирования Текущий проект 4 млн 680 тыс руб Бронницкий ювелирный завод «Поиск систем для разработки коррозионностойких сплавов на основе серебра» В рамках рамочного договора

22 Проекты поддержанные РФФИ Проект СтатусФинансирование Построение улучшенной термодинамической базы данных для проведения расчетов фазовых равновесий для нержавеющих сталей мол_а поддержан тыс руб Влияние образования фаз и адсорбции примесей в границах зерен на формирование микроструктуры и отпускную хрупкость в низколегированной малоуглеродистой стали для корпусов ядерных реакторов при длительной эксплуатации офи_м поддержан (соисполнители) млн руб Проекты Проекты поддержанные МИСиС в рамках программы повышения конкурентоспособности Проект СтатусФинансирование Комплексное экспериментально-теоретическое развитие термодинамических данных для неорганических и металлургических систем (грант К ) поддержан млн руб

23 Проекты поддержанные ФЦП Проект СтатусФинансирован ие "Сравнение литейной технологии и технологии прямого лазерного выращивания при производстве элементов авиационных двигателей". Заказчик - ФГАОУ ВО «СПбПУ» Поддержан Соисполнители (рук. Проекта Травянов А.Я.) Общий объем финансирова ния. 32,91 млн. руб Проекты

24 Направления исследований Исследования и разработка новых коррозионностойких серебряных сплавов Построение новых термодинамических баз данных для сталей Неравновесная кристаллизация алюминиевых сплавов с добавками переходных металлов Базы данных чистых элементов Моделирование термофизических свойств расплавов оксидов (шлаков) Термодинамическое моделирование систем расплавов солей в приложении к осветительной промышленности Исследование материалов полученных прямым лазерным выращиванием

25 Разработка базы данных для сталей Исследование систем, которые не описаны или не полностью описаны в TCFE 7 o Fe-C-Cr-Mn-N-Nb-Si-V – высокомарганцовистые стали o Fe-Mn-Al-C- высокомарганцовистые стали для расчета ЭДУ o Fe-Al-C-H-Mn-O – водородное охрупчивание o Fe-C-Ce-La-Mn – добавки редкоземельных металлов o Fe-Ni-P – Сегрегация элементов на границы зерна o Fe-Cr-H-Mo-Ni-O – коррозия сталей в окислительной атмосфере Планируемая база данных MISiS : o Fe-Al-C-Ce-Cr-H-La-Mo-Mn-Nb-Ni-O-P-Si-V

26 Проект Precipitation High Manganese steels (Выделения в высокомарганцовистых сталях) Precipitation High Manganese steels (European Comission, Eurpoean fund for Coal and Steel) ThyssenKrupp, Arcelor Mittal, RWTH Aachen University, KTH, University of Glasgow, University of Oulu База данных: Fe-Mn-Al-(Si)-V- Nb-(Ti)-C-N Исследованные системы: Fe-Mn-Al-C (Fe-Mn-V-C) Fe-Mn-Nb-C Fe-Mn-Nb-N Fe-Nb-Cr B. Hallstedt, Calphad, June 2015

27 Моделирование из первых принципов и термодинамическое моделирование в приложении к разработке новых сталей дефект упаковки можно рассматривать как прослойку двух атомных плоскостей ГП в кристалле ГЦК Где ρ - количество атомов на m 2 в моно атомном слое, ΔG γε - разница энергии Гиббса между ГП и ГЦК фазами ζ- поверхностная энергия между ГП и ГЦК фазами (для сплавов Fe-Mn принимаются значения от 5 до 15 м Дж/м 2 )

28 Водородное охрупчивание сталей Разработка термодинамической базы данных для описания взаимодействия между сталью и атомарным водородом, с целью определения структур. Которые будут устойчивы к водородному охрупчиванию. Фокус на исследовании системы Fe-Al-C-H-Mn- O. Построение модели сегрегации водорода на границы зерен и дефекты кристаллической решетки

29 Система Mn-H H - Mn (Binary - System), Evgenie Syutkin, Alexandra Khvan, Alan Dinsdale, to be published in MSIT Springer Materials database

30 Добавки РЗМ в сталях РЗМ вводят для удаления кислорода из расплава Экспериментально было замечено, что добавки РЗМ способствует устойчивости стали к водородной охрупчиваемости

31 An experimental investigation of the liquidus projection in the Fe-Ce-C system A.V. Khvan, I.V. Fartushna, M. Mardani, A.T. Dinsdale, V.V. Cheverikin J. Alloys Compounds, 2015 ;561: An experimental investigation of liquidus and solidus projections for the Fe-Mn-Ce system, Iuliia Fartushna, Alexandra Khvan, Alan Dinsdale J. Alloys Compounds, 2016; 654: «Phase equilibria in the Fe-Mn-Ce system at 900°C» I.V. Fartushna, A.V. Khvan, A.T. Dinsdale, VV Cheverikin J. Alloys Compounds, 2016

32 Базы данных чистых элементов С 1991 года база не обновлялась. Появилось много новых экспериментальных и теоретических данных Возникла необходимость в новых моделях, позволяющих описать свойства материалов более точно В рамках международного сотрудничества элементы были условно поделены между основными экспертными группами НИЦ ТМ взяла на себя ответственность выполнить работы по моделированию низкотемпературных чистых элементов (Zn, Cd, Bi, In ит.д.), изменению моделей для вакансий, жидкости (введение возможности моделирования температур аморфизации, и ГП фаз).

33 Experimental investigations of the Ag-Cu-Ge system, A.M.Akhmetova, A.T. Dinsdale, A.V. Khvan, V.V.Cheverikin, A.V. Kondratiev, D.O. Ivanov, J. Alloys. Compounds, 2015, 630, Ag-Cu-Ge, Alan Dinsdale, Alexandra Khvan, Albina Akhmetova, to be published in MSIT Springer Materials database A critical assessment of thermodynamic and phase diagram data for the Ge-O system, A.T. Dinsdale, A. Akhmetova, A.V. Khvan, N. Aristovato, submitted to J. Phase Equilib. Diffusion Cu-Ge-O, Alexandra V Khvan, Alan T Dinsdale, Bernard Odera, Nuri Solak, Albina Akhmetova, Jian Peng, to be published in MSIT Springer Materials database Коррозионностойкие серебряные сплавы

34 T=1473 °C Термофизические свойства Analysis of viscosity equations relevant to silicate melts and glasses A. Kondratiev and A. Khvan, submitted to Journal of Non- Crystalline Solids Structure-based modelling of thermodynamic and physicochemical properties, K.F. Starodub, A.V. Khvan, A.T. Dinsdale, A. Kondratiev, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015

35 Международное сотрудничество Materials Science International Team, Германия FZ-Juelich, Германия RWTH Aachen, Германия KEP Technologies (Setaram Instrumentation), Франция ArcelorMittal, Metz Франция Thermo-Calc Software AB, Швеция Royal Institute of Technology, Швеция National Physical Laboratory, Великобритания Imperial College, London, Великобритания Ceravision Ltd, Великобритания Almalyk GMK, Узбекистан С 2016 года МИСиС становится членом SGTE Scientific Group Thermodata Europe

36 I. N. P. Grenoble: Dr. I. Ansara, Dr. C. Bernard, Prof. E. Bonnier Rhein-Westf. T. H., Aachen: Dr. I. Barin, Prof. O. Knacke, Prof. O. Kubaschewski, Dr. P. J. Spencer Thermodata, Grenoble: Dr. Y. Deniel, Dr. A. Jacquot Nat. Phys. Lab., London: Dr. G. P. Jones I. R. S. I. D., Maizières: Dr. M. Olette, Dr. J-M. Steiler A. E. R. E., Harwell: Dr. M. H. Rand Royal Inst. Technol., Stockholm: Prof. M. Hillert, Dr. B. Uhrenius SGTE 1979

37 Члены: Германия RWTH Aachen, Max Planch Institute Stuttgart, GTT, Technologies, FZ-Juelich, TU- BAF, Канада Thermofact США NIST Франция Thermodata, Institue National Polyechnique de Grenoble, Arcelor Research, The University Montpellier 2 Великобритания NPL Швеция KTH Thermo-Calc AB Россия ОИВТ ИВТАН Что дает членство МИСиС Возможность выполнения проектов SGTE совместно с партнерами Принимать непосредственное участие в научных семинарах и круглых столах, обсуждающих стратегию развития области Доступ к базам данных SGTE для всех сотрудников МИСиС : UNARY –база данных чистых элементов SGSUB – база данных соединений SGSOL – самая крупная база данных широкого назначения SALT – база данных солей SLAG – база данных шлаков Semiconductor – база данных полупроводников Noble metals – база данных драгоценных металлов Nuclear – база данных для ядерных процессов Thermal Barrier Coatings – аза данных термобарьерных покрытий

38 Международная научная общественна деятельность А.В. Хван o Член MSIT o Член управляющего совета MSIT o Председатель управляющего совета MSIT Russia o Член редакционной коллегии Materials Science and Technology A. T. Динсдейл o Член и председатель наблюдательного совета CALPHAD o Член управляющего совета MSIT o Член управляющего совета MSIT Russian o Член организационного комитета Hume-Rothery Seminar, 2015 o Член административного совета SGTE (Scientific Group Thermodata Europe) o Член Materials Chemistry Committee, Institute of Materials, Minerals and Mining

39 MSIT Materials Science International Team MSIT была сформирована в процессе реализации программы по критической оценке данных о материалах в 1984 году представляет собой сообщество исследователей со всего мира, высоко квалифицированных в области строении материалов, экспериментальной и расчетной химической термодинамике. В отличие от других рабочих групп в семинарах MSIT, могут принимать участие молодые исследователи и аспиранты по рекомендации экспертов-членов MSIT. Молодые исследователи таким образом получают бесценный опыт работы с экспертами из других научных школ. Для многих MSIT, стала отправной точкой в будущей карьере.

40 MSIT MSIT были проанализированы и собраны в отчеты более 62 тыс систем. Отчеты вошли в следующие справочные издания o Ternary alloys, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Germany MSI GmbH, Stuttgart, Germany o Red Books, переведенное, переработанное и дополненное издание Красных книжек ВИНИТИ o Landolt-Boernstein Subseries IV/11. Ternary Alloy Systems Critically Evaluated by MSIT o P-T-x. Pressure Dependent Phase Diagrams of Binary Systems, ASM International & MSI o M-B-C. Metal-Boron-Carbon Ternary Systems, ASM Internationally& MSI o MSI Eureka database

41 MSIT Россия В 2015 году в результате реформы MSIT, с целью расширения возможностей, были созданы локальные подразделения MSIT в России, Европе, Китае и Африке. Председателем MSIT Россия является Хван А.В., избранная на основании тайного голосования MSIT global board при поддержке ИМЕТ РАН. 1-ый семинар MSIT прошел в лабораториях НИЦ Термохимия материалов с 28 сентября по 4 октября. В семинаре приняли участие 26 исследователей, проанализировано 14 систем. НИТУ МИСиС, МГУ, ИМЕТ РАН, Санкт-Петербургский Политехнический Университет, Выксунский металлургический завод, MSIT Global, University of Leeds. Опыт проведенного 1-ого семинара будет распространен и на другие локальные семинары в других странах. Эксперты MSIT Global оценили высокую степень подготовки молодых исследователей и аспирантов, прекрасное знание английского языка и отличную организацию мероприятия. Было принято решение провести следующий семинар на базе Выксунского металлургического завода

42 Сотрудничество в РФ Бронницкий Ювелирный завод Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет Лаборатория химической термодинамики МГУ Термоцентр, ИВТАН РАН ИМЕТ РАН Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» ОАО Выксунский металлургический завод ПАО Северсталь ИОНХ РАН

43 Научная общественная деятельность в РФ Возглавляем MSIT Russia Являемся контактной научной точкой для пользователей программного обеспечения ThermoCalc в России. Проводим обучающие курсы Организуем APDIC World Round Seminar 2016 Организуем CALPHAD 2021 или 2027

44 APDIC (Alloy phase diagram international commission) В последние лет 10 РФ не представляет отчеты по активности в научной области. В 2015 году по собственной инициативе мы собрали отчетную информацию со всех, кто желал бы, чтобы информация о работе их лабораторий стала известна международной комиссии На основании отчета и поддержке со стороны немецких и американских коллег мы получили возможность организовать APDIC WRRS APDIC WRRS Проводится каждые 2-4 года в разных странах Направлен семинар на популяризацию области и методов использования научных результатов среди промышленности, исследователей из других областей и студентов Докладчиками выступают только ведущие мировые эксперты (каждый доклад длится мин) Выпускается в виде раздаточного материала сборник лекций

45 TopicSpeakerCountryh IntroductionProf. Tetsuo MohriJapan20 Fundamentals (4th July) Phase DiagramsProf. Rainer Schmid-FetzerGermany34 Thermodynamic DataDr. Alan DinsdaleRussia15 Experimental thermodynamicsProf. Alexandra NavrotskyUSA65 Microstructure Characterization ab initioProf. Igor AbrikosovRussia/Sweden43 Applications (5th July) SteelsDr. Andre Costa e SilvaBrazil8 Calphad as a tool for steel development and processingDr. Bengt HallstedtGermany25 Pyro-metallurgicalProf. Pekka TaskinenFinland12 Light alloys Nuclear MaterialsDr. Christine GueneauFrance13 FertilizersProf. Irina UspenskayaRussia4 Aqueous Solutions Solders and BrazesProf. Herbert IpserAustria22 Phase equilibria, phase diagrams and phase stabilities in materials for green energy harvesting Prof. Jean-Claude TedenacRussia/France19 Li Ion batteriesProf. Hans Juergen SeifertGermany25 Beyond Phase Diagram Calculation: Precipitation simulation of Multicomponent alloys by the CALPHAD Method Fan Zhang USA

46 Публикации: Thermodynamic data for vacancies, Alan Dinsdale, Andrew Watson, Alexandra Khvan, Materials Science and Technology, 2014, 30(14), Formation of metastable phases during solidification of Al-3.2 wt% Mn, Alexandra V Khvan, Vladimir V Cheverikin, Alan T Dinsdale, Andy Watson, Viktor V Levchenko, Vadim S Zolotorevsky, J. Alloys Compounds, 2015, 622, A bibliography of phase diagrams & thermodynamic properties of metal halide systems of interest to HID lamp development, R.H. Davies, A.T. Dinsdale, T. Markus, S. A. Mucklejohn, Proc. LS14 Conference, Lake Como, June 2014 Analysis of viscosity equations relevant to silicate melts and glasses A. Kondratiev and A. Khvan, submitted to Journal of Non-Crystalline Solids Experimental investigations of the Ag-Cu-Ge system, A.M.Akhmetova, A.T. Dinsdale, A.V. Khvan, V.V.Cheverikin, A.V. Kondratiev, D.O. Ivanov, J. Alloys. Compounds, 2015, 630, A critical assessment of thermodynamic and phase diagram data for the Ge-O system, A.T. Dinsdale, A. Akhmetova, A.V. Khvan, N. Aristovato, submitted to J. Phase Equilib. Diffusion 2015, 36(3),

47 Публикации: Oxide formation during electric resistance welding of low carbon steels, Alexandra V. Khvan, Alan T Dinsdale, Vladimir V. Cheverikin, Dmitry Kudashov, Andy Watson, Alex Kondratiev, accepted for publication in Materials Science and Technology Prediction of Solidification Behaviour and Microstructure of Ni-Based Alloys, Travyanov, A.Ya., Petrovky P.V., Turichin, G.A., Kovac, M., Vondracek S., Kondratiev A., Khvan A.V., Cheverikin V.V., Dinsdale A.T., accepted for publication in Materials Science and Technology An experimental investigation of the liquidus projection in the Fe-Ce-C system A.V. Khvan, I.V. Fartushna, M. Mardani, A.T. Dinsdale, V.V. Cheverikin accepted for publication in J. Alloys Compounds, 2015 An experimental investigation of liquidus and solidus projections for the Fe- Mn-Ce system, Iuliia Fartushna, Alexandra Khvan, Alan Dinsdale, Vladimir Cheverikin, Dmitry Ivanov, Alex Kondratiev, submitted for publication in J. Alloys Compounds, 2015 Experimental determination of the thermodynamic properties of the Laves phases in the Cr-Fe-Nb system, E.A. Syutkin,, A. Jacob, C. Schmetterer,,A.V. Khvan, B. Hallstedt, A.T. Dinsdale, submitted for publication in Thermochimica Acta 2015

48 Публикации: Ag-Cu-Ge, Alan Dinsdale, Alexandra Khvan, Albina Akhmetova, to be published in MSIT Springer Materials database H - Mn (Binary - System), Evgenie Syutkin, Alexandra Khvan, Alan Dinsdale, to be published in MSIT Springer Materials database Cu-Ge-O, Alexandra V Khvan, Alan T Dinsdale, Bernard Odera, Nuri Solak, Albina Akhmetova, Jian Peng, to be published in MSIT Springer Materials database Mo-Nb-Ti, J-C Tedenac, A. Makudera, G. Ghosh, V.V. Cheverikin, to be published in MSIT Springer Materials database

49 Презентации Unknown systems: extrapolations, predictions, ab initio, Alexandra Khvan, ThermoCalc Seminar, MISIS, Moscow, 13 February 2014 Application of the Associate Solution Model for Calculating Viscosities of Silicate Melts, Alex Kondratiev, ThermoCalc Seminar, MISIS, Moscow, 13 February 2014 Chemical Reactions at Interfaces, Alan Dinsdale, ThermoCalc Seminar, MISIS, Moscow, 13 February 2014 Selected experimental methods: calorimetric measurements, Alexandra Khvan, Andy Watson, International Seminar on Heterogeneous Multicomponent Equilibria: Ringberg: 10 March 2014 (in the frame of the educational seminar) Calculation of phase equilibria from critically assessed thermodynamic data, Alan Dinsdale, International Seminar on Heterogeneous Multicomponent Equilibria: Ringberg: 10 March 2014 (in the frame of the educational seminar ) The reassessment of the Al-Cu and Cu-Zn systems with respect to the γ–brass phase by A. Kroupa, J. Vrestal, Pascal Boulet, A. Dinsdale, A. Watson, M-Ch. Record, Presented at CALPHAD, China, 1-6 June 2014 Castle Ringberg: venue for 28th Annual MSIT meeting: Heterogeneous Multicomponent Equilibria, 9-14 March 2014

50 Describing Thermodynamics and Structure with One Model: The Associate Solution Model for the Liquid Phase in Binary Silicates, A. Kondratiev, A. Khvan, A. Dinsdale, Thermodynamics of Alloys, 7-11 September 2014, Brno, Czech Republic(poster) Formation of metastable phases during solidification of Al-Mn alloys, A.V. Khvan, V.V. Cheverikin, A. T. Dinsdale, A Watson, D.O. Ivanov, V.S. Levchenko, V.S. Zolotorevsky, Thermodynamics of Alloys,, 7-11 September 2014, Brno, Czech Republic (poster) Critical assessment of data for the Ni-P system, A. T. Dinsdale and A.V. Khvan, Thermodynamics of Alloys,, 7-11 September 2014, Brno, Czech Republic (oral) Experimental and thermodynamic investigation of the Ag-Cu-Ge system, A. M. Akhmetova, A. T. Dinsdale, A. V. Khvan, D. O. Ivanov, A. Kondratyev, Thermodynamics of Alloys, 7-11 September 2014, Brno, Czech Republic (oral) Modeling of thermodynamics in ternary (Fe,Cr,Si) 2 (Nb,W) Laves system A. Jacob, C. Schmetterer, A. Khvan, B. Hallstedt, T. Markus, L. Singheiser, 7-11 September 2014, Brno, Czech Republic (oral) Phase Equilibria and Thermodynamics in Fe-Nb-X (X=Cr, Si) Systems C. Schmetterer, A. Jacob, A. Khvan, B. Hallstedt, T. Markus, 7-11 September 2014, Brno, Czech Republic (oral) TOFA 2014, Brno, Czech Republic

51 Презентации Thermodynamic calculations and mathematical simulation of mechanical and technological properties in development of aluminium alloys, Vladimir Cheverikin, ICSOBA, Zhengzhou Research Institute of CHALCO in Henan province, October 2014 Experimental and thermodynamic investigation of the Al-Mg-Hf system, V.Cheverikin, A. Sidorovich, A.T. Dinsdale, A.V. Khvan, Ringberg Meeting February 2015 Mn-H System, E.A. Syutkin, A.T. Dinsdale, A.V. Khvan, Ringberg Meeting February 2015 Experimental and thermodynamic investigation of the Ag-Cu-Ge system, A. Akhmetova, A. Dinsdale, A. Khvan, V.Cheverikin, A. Kondratiev, D. Ivanov, Ringberg Meeting February 2015

52 Презентации Thermodynamic assessment and experimental investigation of the Fe-Ce-C and Fe-La-C systems, Alexandra V. Khvan, Iuliia Fartushna, Alan T Dinsdale A new generation of data for the elements: Critical assessment of data for Zn and Cd, Alan Dinsdale, Alexandra Khvan and Nina Aristova, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015 Phase Equilibria in the Fe-Mn-Ce System, Iuliia Fartushna, Alexandra Khvan, Alan Dinsdale, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015 Thermodynamic assessment of Mn-H system, E.A. Syutkin, A.T. Dinsdale, A.V. Khvan, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015 Structure-based modelling of thermodynamic and physicochemical properties, K.F. Starodub, A.V. Khvan, A.T. Dinsdale, A. Kondratiev, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015 Experimental investigation of the Ag-Cu-Ge system, A.M. Akhmetova, A.T. Dinsdale, A.V. Khvan, V.V. Cheverikin, A. Kondratiev, D.O. Ivanov, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015 Experimental investigation in the Cr-Fe-Nb phase diagram, Aurélie Jacob, Clemens Schmetterer, Daniel Grüner, Egbert Wessel, Bengt Hallsted, Alexandra Khvan, Lorenz Singheiser, CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015 Thermodynamic database for high-manganese steels, Bengt Hallstedt, Alexandra V. Khvan, Bonnie B. Lindahl, Malin Selleby. CALPHAD Conference, Loano, Italy, May 31 to June 5, 2015

53 Статистические данные Статьи Общее количество опубликованных или принятых к печати публикаций г -10 Прошли положительно первую рецензию -3 Готовятся к отправке в журнал до конца 2015 года –5-6 Монографии и справочники Опубликованные в монографиях и справочниках -7 Готовятся к отправке -5 Интеллектуальная собственность Количество зарегистрированных зарубежных патентов и заявок -2 Конференции Количество устных и приглашенных докладов на международных конференциях -22 Количество постерных докладов – 5 Количество проведенных семинаров и конференций – 3 Показатели Средний показатель цитируемости на 1 НПР по WOS – 718 ( из них на 2014 год - 62) Средний h фактор на 1 НПР 6.4, исключая аспирантов Средний возраст 34 года

54 Образовательная деятельность За время проекта 2-е магистров выполнили свои дипломные работы в лабораториях НИЦ «Термохимия материалов» и защитили дипломы (1 диплом с отличаем). 3-е иностранных студентов магистров выполняют свои дипломные работы в лабораториях НИЦ «Термохимия материалов» (Афганистан, Индия, Нигерия) 2-е студентов магистров из иностранных вузов прошли обучение в рамках совместных магистерских программ между НИТУ МИСиС и их основными вузами (Ricardo Jahns – TU-Clausthal, Antoine Rousseau- National Polytechnic Institute of Lorraine). 1 студент из университета Нант (Université de Nantes) Corentin Le Talludec прошел летнюю стажировку в лаборатории НИЦ «Термохимия материалов» в рамках совместной образовательной программы НИТУ МИСиС – University of Nante В рамках образовательных семинаров по использованию программного обеспечения для проведения термодинамического моделирования, приводящихся НИЦ «Термохимия материалов» прошли повышение квалификации 38 человек из различных вузов (МГУ, ОМК, ПАО Северсталь), исследовательских организаций и промышленных предприятий РФ

55 3-е аспирантов проходят подготовку в центре по направлению Технология материалов, направленность «Термохимия материалов и термодинамическое моделирование» Подготовлен ФГОС по подготовке аспирантов по направлению Технология материалов, направленность «Термохимия материалов и термодинамическое моделирование» НИЦ Термохимия материалов читает курс «Прикладная вычеслительная термодинамика» по направлению Технология материалов для аспирантов института Эко Тех Заключен договор о сотрудничестве с химическим факультетом МГУ. В рамках этого договора аспиранты НИЦ Термохимия материалов слушают вместе с аспирантами МГУ часть специальных курсов в лабораториях химической термодинамики МГУ, в обмен аспиранты лаборатории химической термодинамики МГУ проходят обучение в НИЦ Термохимия материалов НИТУ МИСиС Образовательная деятельность

56 Планы в научной деятельности Проекты с промышленностью Компания Проект Статус ПАО Северсталь «Определение оптимального содержания микролегирующих элементов (Ti, V, Nb, B) в сталях К56 и Х70М» 2016 г. Поддержан Договор на стадии согласования текста 3 млн. руб Алмалыкский ГМК Оптимизация процесса кислородно- факельной плавки на основе термодинамического моделирования Текущий проект 4 млн 680 тыс руб ОАО «ВМЗ» «Оптимальный выбор шлакообразующей смеси для различных марок стали» На стадии рассмотрения Планируемый объём финансирования ~4 млн руб ОАО «ВМЗ» «Определение оптимальных химических составов шлаковых смесей, используемых при непрерывной разливке» На стадии рассмотрения Планируемый объем финансирования ~6 млн руб

57 Поданы заявки Проекты МИСиС в рамках программы повышения конкурентоспособности Проект СтатусФинансирование Комплексное экспериментально-теоретическое развитие термодинамических данных для неорганических и металлургических систем (грант К ) На рассмотрении 5 млн руб 2016 Проекты поддержанные ФЦП Проект СтатусФинансирование Мероприятие 2.2. очередь 7 со странами членами ЕС «Моделирование из первых принципов и термодинамическое моделирование в приложении к разработке новых сталей" На рассмотрении Общий объем запрошенного финансирования. 13 млн. руб Одни из соисполнителей по проекту Мероприятие 1.4 очередь 20 Создание мультилазерного автоматизированного комплекса для послойного синтеза полиметаллических изделий с ячеистыми элементами. На рассмотрении (рук. Травянов А.Я. ) Одни из со исполнителей по проекту ПАО Северсталь на право получения субсидии на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства На рассмотрении Общий объем запрошенного финансирования по проекту 170 млн. руб

58 Планируемые научные исследования Создание базы данных чистых элементов Разработка базы данных для сталей, которая позволит промышленным предприятиям контролировать процессы производства новых высокомарганцовистых сталей. Термодинамическое моделирование для разработки коррозионостойких серебряных сплавов для ювелирной промышленности и разработки припоев Работа по разработке новых моделей для определения термофизических свойств шлаков для моделирования металлургических процессов. Работа над поиском перспективных систем для разработки эвтектических алюминиевых сплавов

59 Общественная научная деятельность Проведение APDIC WRRS 2016 Укрепление позиций центра в международном научном сообществе, через активное участие в работе международных рабочих групп. Расширение контактов с промышленными предприятиями Расширение контактов с научными центрами как в РФ так и за рубежом. Продолжение проведения совместных научных исследований с лабораториями ОИВТ ИВТАН, Налаживание более тесных научных связей с ИОНХ РАН Создание сообщества ученых из разных групп работающих в научной области в университетах РФ (программа минимум), и РАН ( программа максимум), по примеру имеющихся комитетов и обществ в разных странах. Расширение деятельность в рамках MSIT Россия Расширение участие НИЦ «Термохимия материалов» в международных рабочих семинарах и группах

60 Образовательная деятельность Подготовка новых учебных курсов Вовлечение в образовательный процесс коллег из институтов РАН Подготовка учебных пособий на английском и русском языках Вовлечение магистров, аспирантов и молодых ученых НИТУ МИСиС в работу международного научного сообщества CALPHAD, через их участие в рабочих семинарах и представление собственных работ на конференциях и публикациях.

61 Спасибо за внимание!