1. Наукова діяльність Запорізької державної інженерної академії за 2012 рік

2. Запорізька державна інженерна академія  Підготовка фахівців здійснюється на 5 факультетах на 26 кафедрах.  Чисельність науково-педагогічного персоналу – 365.  В тому числі: 22 доктори наук; 179 кандидатів наук.  Аспірантура складається з 17 спеціальностей.  Докторантура має три напрямки.  Діє спеціалізована Вчена рада з захисту кандидатських і докторських дисертацій за спеціальністю 05.16.02 “Металургія” чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів.  До складу ЗДІА входять металургійний і гідроенергетичний коледжі (м. Запоріжжя) 1

3. Кількість виконаних НДР та обсяги їх фінансування 2 4 20 28 23 26 22 3 1 16 4 3 4 0,81 0,99 0,76 1,38 Співвідношення обсягів госпдоговірних і держбюджетних НДЕ 30 22 5 3

4. Середній обсяг фінансування НДР 3

5. Діяльність аспірантури 4

6. Публікації і конференції 5

7. Винахідницька діяльність 6

8. Наукова діяльність молодих вчених 7

9. Наукова діяльність студентів 8

10. Участь студентів у виконанні НДДКР 9

11. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Запорізька державна інженерна академія ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ ТРИБОТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ КОМПОЗИТІВ З ДИФУЗІЙНИМИ ПОКРИТТЯМИ АДАПТАЦІЙНОГО ТИПУ № держреєстрації 011U002177 Керівник НДР Зав. кафедрою МЧМ д.т.н., професорС.А. Воденніков

12. ТЕХНОЛОГІЧНА СТРУКТУРА МЕТАЛО - КЕРАМІЧНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ 1.Плакирування нікелем порошків: - карбіду титану; - порошок алюмінію; - оксиду алюмінію; - графіту; - лускатого графіту. порошок алюмінію оксид алюмінію 2. Гаряче двостороннє пресування композиційного матеріалу на основі карбіду титану (10…30%), порошок алюмінію (10…30%), оксиду алюмінію (20...40%), графіту (10...20%) і лускатого графіту (5…15%).

13. МІКРОСТРУКТУРА ВУГЛЕЦЬ – АЛЮМІНІЄВИХ КОМПОЗИТІВ 1 2 3 4 5 1 – алюміній; 3 – оксид алюмінію; 2 – вуглець; 4 – карбід титану; 5 – лускатий графіт.

14. Щільність, ×10 3 кг/м 3 2,4…3,8 Пористість, % 5…15 Коефіцієнт тертя 0,12…0,38 Інтенсивність зношування ×10 -5 г/см 2 ·м 1,5…8,3 Коефіцієнт теплопровідності, Вт/м·К 19…137 Коефіцієнт лінійного термічного розширення, ×10 -6 1/К 4,8…16,2 ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

15. ЗАСТОСУВАННЯ МЕТАЛО - КЕРАМІЧНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ в якості: -антифрикційних матеріалів в вузлах сухого тертя; -фрикційних матеріалів вузлів гальмування; -робочі елементи вузлів зчеплення. Фрикційний диск

16. -розроблені алгоритми і методики розрахунку коефіцієнтів тертя та зносу багатокомпонентних композиційних матеріалів; -розроблена технологія нанесення і оцінка агдезійних покриттів на вуглецеві, керамічні безкисневі та кисеньвміщуючі компоненти; -розроблені методики прогнозування теплоємності і коефіцієнтів теплопровідності багатокомпонентних композитів адаптаційного типу; -отримано зразки 21 типу композиційного матеріалу на основі лускатого графіту, графіту, карбіду титану, глинозему, порошку алюмінію і алюмінієвої пудри; -отримано зразки вуглець-алюмінієвих композиційних матеріалів на основі вуглецевих волокон, які плаковані нікелем, та досліджено їх триботехнічні характеристики; -розроблена методика дифузійної доставки самозмащуючих компонентів в зону тертя; ВИСНОВКИ

17. ДОСЛІДЖЕННЯ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНИХ ТА ТЕХНІЧНИХ АСПЕКТІВ ЕНЕРГОВИКОРИСТАННЯ Й УЗГОДЖЕННЯ ВІДПОВІДНИХ МЕХАНІЗМІВ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ СУСПІЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ Керівник роботи - д.т.н., проф., Качан Ю.Г.

18.  сформульовано задачу визначення оптимальної послідовності реалізації проектів у складі програм;  запропоновано шляхи вдосконалення системи нормування питомих енерговитрат;  визначено вплив динаміки реалізації програм енергозбереження на показники їх ефективності;  обґрунтовано необхідність державної підтримки прискореного впровадження програм та запропоновано методику визначення її розміру;  розроблено основні теоретичні положення щодо створення систем утилізації вторинних гідроресурсів промислових підприємств ;  розроблено загальний механізм узгодження засобів підвищення ефективності реалізації програм енергозбереження промислових підприємств.

19. Енергоємність ВВП в 2009 р. Динаміка енергоємності ВВП України в 1990 - 2011рр.

20. Прогресивне нормування питомих енерговитрат Шляхи розвитку подій: « Пасивний» - щомісячне накладання штрафних санкцій за понаднормове споживання енергоресурсів - “енергетичний збір”, Ен.збір=(Н д -Н опт )·ОВ·Варт·2; «Активний» – на підприємстві розроблена і виконується програма, але прогресивну норму не встановлено. Сума штрафних санкцій буде менша, ніж за пасивним варіантом; «Прогресивний» – підприємство своєчасно виконує розроблену програму енергозбереження, встановлюються прогресивні норми енерговитрат, енергетичний збір не обчислюється.

21. Капіталовкладення в ПЕЗ = 10,035 млрд. грн. Енергетичний збір за шляхами розвитку подій : Пасивний :Ен.збір = 9,8 млрд. грн. Активний :Ен.збір = 2,85 млрд. грн. Прогресивний :Ен.збір = 0 Визначення прогресивної норми витрат ПЕР на виробництво прокату за ПЕЗ ВАТ МК “Запоріжсталь”

22. Результати розрахунку суми державної підтримки для проектів ПЕЗ ВАТ МК “Запоріжсталь” Витрат и, млрд. грн. Сума підтримки для забезпечення економічної доцільності нерентабельни х проектів, млрд. грн. Прибуток від реалізації доцільних проектів, млрд. грн. Необхідна підтримка, млрд. грн. Проект будівництва конвертерного цеху 8,484 - 6,835-6,835 Програма енергозбережен ня (113 заходів) 10,035 - 7,636 (45 проектів з NPV j <0) 4,044 (31 безвитратні, 37 проектів з NPV j >0) 3,592 Програма енергозбережен ня за умов прискореного впровадження 13,636- 11,2374,0446,593

23. Схема відносин між підприємством та державою за умови співпраці у напряму підвищення ефективності впровадження ПЕЗ

24. Засіб Нормування питомих енерговитрат Визначення суми державної підтримки Оптимізація послідовності заходів у складі ПЕЗ Оптимізація тривалості ПЕЗ Показник, що визначається у результаті застосування даного засобу Прогресивні норми енерговитрат, Сума ен.збору Сума державної підтримки, Оптимальна послідовність заходів відрізняється від базової Оптимальна тривалість програми Значення показника 10,64 млрд. грн. 3,592 млрд. грн. (змінено для 67 заходів) 6 років, скорочено 1 захід NPV ПЕЗ, млрд. грн. -3,592 -2,313 -7,193 з додатковими витратами, -3,643 без додаткових витрат Час впровадження ПЕЗ 7 років 6 років Термін окупності ПЕЗ 11 років 10 років13 років Результати розрахунків підвищення ефективності ПЕЗ від застосування запропонованих заходів окремо

25. Засіб, що застосовуєть ся на І етапі Оптимізація послідовності заходів у складі ПЕЗ Оптимізація тривалості ПЕЗ Засіб, що застосовуєть ся на ІІ етапі Нормування питомих енерговитрат Визначення суми державної підтримки Оптимізація тривалості ПЕЗ Нормування питомих енерговитрат Визначення суми державної підтримки Оптимізація послідовності заходів у складі ПЕЗ Показник Прогресивні норми енерговитрат, Сума ен.збору Сума державної підтримки Оптимальна тривалість заходів Прогресивні норми енерговитрат, Сума ен.збору Сума державної підтримки Оптимальний склад заходів Значення7,5122,845 5 років 5,184 6,593визначено NPV ПЕЗ -2,845 -6,497-6,593 -7,042 Час впровад- ження ПЕЗ 7 років 5 років Термін окупності ПЕЗ 10 1213 11,5 Результати розрахунків підвищення ефективності ПЕЗ від поетапного застосування запропонованих заходів

26. Характеристика програми енергозбереження ВАТ МК “Запоріжсталь” Показник Базова ПЕЗ ПЕЗ після оптимізації Економія ПЕР, туп540264515831 Економія ПЕР, млн грн. 758793918364 Витрати, млн грн.10035 13635 Витрати дисконтовані, млн грн. 8640880712801 Показник NPV, млн грн. -3592-2313-6593 Показник NPV’ з енергетичним збором, млн грн. -12471-8455 - 14597 Термін окупності від початку реалізації/ після закінчення виконання програми, років 11/410/313/6

27.  Розроблений алгоритм визначення суми державної підтримки для забезпечення економічної доцільності програм енергозбереження промислового підприємства дозволяє узгодити термін їх впровадження з темпами реалізації державних енергозберігаючих програм.  Вирішенні задачі оптимізації послідовності виконання проектів у складі програми підвищує економічні показники її реалізації до 15,6% і вище, а при відсутності обмежень щодо інвестиційних ресурсів збільшення доходу може складати до 21,07% і вище, та призводить до скорочення часу її виконання.  Для промислових підприємств металургійного профілю (в залежності від виробника обладнання, вартості робіт з монтажу і обслуговування їх оптимальних систем гідроенергетичної утилізації) нижній поріг собівартості вироблення електричної енергії з водотоків останніх складає біля 0,3 – 0,4 грн./кВт год.  16 - 41% від витрат електричної енергії на транспортування води можна повернути в мережу за рахунок гідроенергетичної утилізації вторинних водотоків на промислових підприємствах металургійного профілю.  Розроблений алгоритм застосування засобів підвищення ефективності програм енергозбереження промислових підприємств, в якому визначається оптимальна послідовність їх використання, забезпечує найбільше підвищення показників ефективності програм енергозбереження на конкретному підприємстві. Основні результати НДР

28.  Розроблені методики доцільно використовувати у проектних інститутах та безпосередньо на промислових підприємствах при розробці програм енергозбереження, що підтверджено відповідними актами Державної інспекції з енергозбереження (м.Київ) та Науково-технічного союзу енергетиків та електротехніків України.  Актуальність та практична цінність пропозицій даного дослідження підтверджено також актом ВАТ «Запоріжсталь», акт державної інспекції з енергозбереження, м.Київ, містить рекомендації відображення окремих результатів роботи як пропозицій до внесення змін в нормативно-правові акти з енергозбереження.  Запропонована і реалізована на ПЕОМ методика машинного проектування оптимальної комбінованої системи утилізації гідроенергетичних ресурсів, яка прийнята на цей час для використання Інститутом енергетичних досліджень, ВАТ «Запоріжсталь», ВАТ «Дніпроспецсталь», (м. Запоріжжя), також може бути застосована при створенні зазначених систем й на інших промислових підприємствах. Рекомендації щодо використання результатів:

29. РОЗРОБКА ДИСКРЕТНИХ МОДЕЛЕЙ У МЕХАНІЦІ СУЦІЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ У МАШИНОБУДУВАННІ Керівник роботи: д.т.н., проф. Шамровський О.Д.

30. Розроблено принципово новий дискретний підхід до моделювання суцільного середовища. На базі цього підходу розглянута низка практичних та теоретичних задач. Побудовано дискретну модель турбомашини, яка дозволяє досліджувати вібрації великої кількості турбомашин, починаючи з порівняно невеликого робочого колеса газової турбіни авіаційного двигуна АІ-9В і закінчуючи величезними робочими колесами гідротурбіни. РОЗРОБКА ДИСКРЕТНИХ МОДЕЛЕЙ У МЕХАНІЦІ СУЦІЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩ

31. На основі дискретної моделі газотурбіни показано: теоретичну можливість гасіння резонансних коливань газотурбін, викликаних зовнішнім навантаженням, прикладеним до певної лопатки, за рахунок прикладення додаткового навантаження на іншу лопатку. Рис. 1 – Робоче колесо газової турбіни авіаційного двигуна Розроблена методика особливо актуальна при обробці робочих колес газотурбін на металообробних верстатах.

32. Застосування дискретної моделі гідротурбіни дозволило: Рис. 2 – Приклад робочого колеса поворотно-лопатевої гідротурбіни Рис. 3 – Дискретна модель виявити форми коливань, що представляють найбільший інтерес для практики, а саме несамоврівноважені форми коливань, що здатні викликати значні реакції в опорних підшипниках і можуть спричинити руйнування гідротурбіни.

33. Крім практичних питань розглянуто деякі фундаментальні питання побудови дискретних моделей для задач механіки деформівного твердого тіла. Головною особливістю цих моделей є те, що вони містять у собі алгоритм розв'язання задач на їх основі. При цьому не використовуються диференціальні рівняння у часткових похідних. Замість цього пропонується метод послідовних переміщень, використання якого знищує різницю між лінійними та нелінійними задачами.

34. Більшість сучасних методів розрахунків у механіці деформівного твердого тіла розраховані на вивчення деформацій жорстких конструкцій. Для таких конструкцій найбільш придатні сучасні лінійні моделі. У той же час використання запропонованого підходу розкриває великі можливості до вивчення процесів деформування гнучких конструкцій. Зокрема, можна розглядати складні конструкції, що допускають великі переміщення. При цьому можна вивчати багаторазову втрату стійкості та закритичну деформацію конструкції.

35. Рис. 5 – Двох'ярусна стержнева конструкція після втрати стійкості стержнів другого ярусу Рис. 4 – Двох'ярусна стержнева конструкція після втрати стійкості стержнів першого ярусу Багаторазова втрата стійкості стержневої конструкції Це досить простий приклад гнучкої конструкції, яка під дією навантаження може отримувати дуже великі переміщення. Класична механіка досить погано пристосована до розв'язання таких задач. У той же час запропонований у роботі метод добре пристосований для розрахунку таких, а також значно більш складних конструкцій.

36. Міністерство освіти і науки України Запорізька державна інженерна академія Фізичні закономірності формування структурованих гібридних матеріалів з високою оптичною нелінійністю № 0109U008657 Керівник НДР д-р фіз. мат. наук, проф. Ю.C. Оселедчик

37. Установка для вирощування кристалів Схема установки для вирощування кристалів Т,  С 1060 1050 1040 1030 1020 R, см -2-2-1 0 2 1 -2,5-2,5 Т,  С H, см 1020 2,52,55 H розп 1040 1060 1080 1000 980 960 7,5-5-5-7,5 H дн Розподіл температури в розплаві при вирощуванні боратних кристалів методом Чохральського

38. Кристали та виготовлені для нелінійно-оптичних досліджень зразки PbB 4 O 7 (PBO) SrB 4 O 7 (SBO) LiB 3 O 5 (LBO) b-BaB 2 O 4 (BBO) Леговане склоЛегований неодимом кристал борату стронцію Sr 4 B 14 O 25 :Nd

39. Генерація суперконтинуума боратними кристалами β-BaB 2 O 4, SrB 4 O 7, PbB 4 O 7 1 Ті-сапфіровий лазер довжина хвилі – 790 нм; спектральна ширина імпульсу – 10 нм; тривалість імпульсу – 70 фс; частота проходження імпульсів – 1 кГц; діаметр пучка - 11 мм; 2 поляроїд; 3 лінза (фокусна відстань – 32 см); 4 нелінійно-оптичний кристал (β-BaB 2 O 4, SrB 4 O 7, PbB 4 O 7 ); 5 екран; 6 лінза; 7 нейтральні світлофільтри; 8 спектрофотометр 1 2 3 4 5 6 7 8 Ti 3+ :Al 2 O 3 SP-2500i Кристал Р пор., 10 10 Вт/см 2 β-BaB 2 O 4 - 5,21 SrB 4 O 7 - 8,50 PbB 4 O 7 - 4,40

40. β-BaB 2 O 4 SrB 4 O 7 PbB 4 O 7 λ, нм І, відн. од. Р опр, 10 11 Вт/см 2 1,08 1,44 2,42 Р опр, 10 11 Вт/см 2 1,08 4,95 15,2 Р опр, 10 11 Вт/см 2 1,08 2,0 4,95 PbB 4 O 7 –спостереження плазмової генерації в УФ діапазоні SrB 4 O 7 – генерація плазми відсутня

41. Висновки Проаналізовано літературні дані, щодо сучасного стану досліджень нелінійно-оптичних процесів, що обумовлені нелінійностями другого та третього порядків, в надпотужних полях лазерного випромінювання піко- фемтосекундного діапазону тривалості. Отримано оптичні зразки боратних кристалів. β-BaB 2 O 4, SrB 4 O 7, PbB 4 O 7, Sr 4 B 14 O 25, LiB 3 O 5, SrB 4 O 7 :RE, Sr 4 B 14 O 25 :RE, α- ВаВ 2 О 4 та CsLiB 6 O 10 Досліджено спектроскопічні властивості Nd 3+, Eu 3+ і Pr 3+ центрів у матрицях складу SrB 4 O 7 та Sr 4 B 14 O 25 у скляному та кристалічному стані. Досліджено спектри спонтанного комбінаційного розсіювання монокристалів SrB 4 O 7 і Sr 4 B 14 O 25 які є перспективними для використання в якості перетворювачів частоти за рахунок вимушеного комбінаційного розсіювання. Проведено дослідження нелінійно-оптичних явищ у надпотужних лазерних полях при активації нелінійності другого та третього порядку: експериментально досліджено генерацію третьої гармоніки, спонтанну параметричну генерацію випромінювання Ті 3+ -сапфірового лазеру на кристалі β- BaB 2 O 4 ; експериментально досліджено генерацію третьої гармоніки за рахунок каскадної генерації і одночасної генерації на нелінійності третього порядку випромінювання фемтосекундного Ті 3+ -сапфірового лазера на кристалі β-BaB 2 O 4 ; вперше отримано генерацію суперконтинуума на кристалах β-BaB 2 O 4, SrB 4 O 7, PbB 4 O 7, досліджено спектри, що генеруються.

42. ОТРИМАННЯ ЖАРОМІЦНИХ СПЛАВІВ НА ІНТЕРМЕТАЛІДНІЙ ОСНОВІ В УМОВАХ САМОРОЗПОВСЮДЖУВАЛЬНОГО ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗУ Керівник проекту – проф., д.т.н. Середа Б.П. МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ

43. Суть розробки та задачі дослідження Суть розробки – розробити експериментальну технологію одержання матеріалів на основі інтерметалідних з'єднань системи Ti-Al, Ni-Ti з керованою структурою та високими рівнем показників жаростійкості та фізико-механічних властивостей, що забезпечать підвищену експлуатацію відповідальних деталей у екстремальному середовищі газового тракту газотурбінних двигунів

44. Експериментальні зразки матеріалів а б в а – на основі TiNi, використовується для виробництва лопаток гарячого тракту ГТД (замість жароміцних нікелевих сплавів); б – на основі TiAl, використовується при виробництві теплонавантажених деталей ГТД (замість ВТ-20); в – на основі  -TiAl та  2 -Ti 3 Al, використовується при виробництві дисків, лопаток компресору та інших деталей гарячого тракту ГТД (замість ВТ8М).

45. Металографічні дослідження мікроструктури інтерметалідних з'єднань системи Ti-Al а б в а – однофазна структура TiAl 3, з пористими включеннями, має ламінарну структуру, має високі показники жаростійкості; б – однофазна структура TiAl, дрібнодисперсна, рівнозважена, незначні включення, має високі показники жаростійкості; в – двофазна структура  -TiAl та  2 -Ti 3 Al, світло-сірі зерна – фаза  2 -Ti 3 Al, темно-сіра маса – фаза  -TiAl. має відносно високу пластичність.

46. Металографічні дослідження мікроструктури інтерметалідних з'єднань системи Ni-Ti а б в а – однофазна структура TiNi, дрібнодисперсна однорідна маса, має високу пластичність; б – двофазна структура тв. розчину Ti в Ni (сферичні білі зерна) та TiNi (дрібнодисперсна сіра маса), володіє високою жаростійкістю; в – однофазна структура TiNi (відпал, загартування), зерниста структура з неметалевими включеннями, володіє високою твердістю.

47. 1. Розроблена технологія одержання матеріалів на основі інтерметалідних з'єднань системи Ti-Al, Ni-Ti з прогнозованими експлуатаційними характеристиками 2. Жаростійкість отриманого матеріалу 2-5 разів вища у порівнянні з титановими сплавами. 3. Розроблена технологія за рахунок використання внутрішньої хімічної енергії дозволяє знизити використання електроенергії на 20%. Процес має високу продуктивність та тривалість скорочується у 2-5 разів. ВИСНОВКИ