Лаборатория термодинамики веществ и материалов

Заведующий лабораторией,  к.ф.-м.н. Абдуллаев Расул Нажмудинович

Тематика лаборатории

• Прецизионные измерения термических, калорических и кинетических свойств твердых и жидких веществ и материалов в интервале температур 77.4 – 2500 К, а также газов в интервале температур 150 – 500 К.
• Экспериментальное исследование фазовых диаграмм, термодинамики и кинетики фазовых превращений и химических реакций, протекающих в гомогенных и гетерогенных материалах в газообразном и конденсированном состояниях.
• Создание таблиц теплофизических свойств исследованных веществ и методов теоретического расчета свойств неисследованных материалов, изучение влияния молекулярной, кристаллической и электронной структуры вещества на макроскопические параметры.
• Разработка новых методов исследования и экспериментальных установок для измерений теплофизических свойств веществ, материалов и растворов.

Основные публикации

• Sotnikov A.V., Syrokvashin M.M., Bakovets V.V., Filatova I.Yu., Korotaev E.V., Agazhanov A.Sh., Samoshkin D.A. Figure of merit enhancement in thermoelectric materials based on γ-Ln0.8Yb0.2S1.5-y (Ln = Gd, Dy) solid solutions // Journal of the American Ceramic Society. – 2022. – Vol. 105, No. 4. – P. 2813-2822.
• Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Kozlovskii Yu.M., Stankus S.V. Density and Thermal Expansion of High Purity Cobalt over the Temperature Range from 140 K to 2073 K // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2021. – Vol. 52, No. 3. – P. 5449–5456.
• Khairulin R. A., Abdullaev R. N., Stankus S. V. Volumetric properties of the liquid Cs-Pb system // Physics and Chemistry of Liquids. – 2021. – Vol. 59, No. 1. – P. 162-168.
• Dutova O.S., Meshalkin A.B. Low-parametric equation for calculating the viscosity coefficient of nitrogen in liquid, gas and fluid states // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 2119. – Art. No. 012143. – 6 p.
• Kozlovskii Yu.M., Stankus S.V. Thermal expansion of superconducting tapes at low temperatures // Thermophysics and Aeromechanics. – 2021. – Vol. 28, No 4. – P. 603–606.
• Agazhanov A.Sh., Abdullaev R.N., Samoshkin D.A., Stankus S.V. Coefficients of Heat Transfer for Liquid Alloys of the Rb–Bi System // Russian Journal of Physical Chemistry A. – 2021. – Vol. 95, No. 7. – P. 1291–1294.
• Agazhanov A.Sh., Khairulin A.R., Abdullaev R.N., Stankus S.V. Thermophysical Properties of Liquid K–Pb Alloys // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – Vol. 30, No. 3. – P. 365–373.
• Matskevich N.I., Shlegel V.N., Semerikova A.N., Samoshkin D.A., Grigorieva V.D., Stankus S.V., Kuznetsov V.A., Ponomareva S.A., Zaitsev V.P., Novikov A.Yu. Single crystals of undoped Li2WO4 and Li2W1–0.0125Mo0.0125O4 : formation enthalpies, heat capacity in the temperature range 320–997 K // Dalton Transactions. – 2021. – Vol. 50, No. 35. – P. 12130-12136.
• Хайрулин А.Р., Абдуллаев Р.Н., Станкус С.В. Растворимость калия, рубидия и цезия в жидком литии при высоких температурах // Теплофизика и аэромеханика. – 2021. – Т. 28, № 1. – С. 157–161
• Agazhanov A.Sh., Abdullaev R.N., Samoshkin D.A., Stankus S.V. Thermal conductivity and thermal diffusivity of Li-Pb eutectic in the temperature range of 293–1273 K // Fusion Engineering and Design. – 2020. – Vol. 152. – Paper No. 111456.
• Ukhina A.V., Dudina D.V., Esikov M.A., Samoshkin D.A., Stankus S.V., Skovorodin I.N., Galashov E.N., Bokhonov B.B. The influence of morphology and composition of metal–carbide coatings deposited on the diamond surface on the properties of copper–diamond composites // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Vol. 401. – Article Number 126272. – 10 p.
• Meshalkin A.B, Dutova O.S. Equation of liquid, gas, and fluid state for methane // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1677. – Art. No. – 012171. – 6 p.
• Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Stankus S.V. Density and thermal expansion of silver in solid and liquid states // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1677. – Art. No. – 012161. – 5 p.
• Agazhanov A.Sh., Abdullaev R.N., Samoshkin D.A., Stankus S.V. Thermal conductivity of lithium, sodium and potassium in the liquid state // Physics and Chemistry of Liquids. – 2020. – Vol. 58, No. 6. – P. 760–768.
• Samoshkin D.A., Agazhanov A.Sh., Stankus S.V. Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity of Europium in the Temperature Range of 298–1625 K // Journal of Engineering Thermophysics. – 2020. – Vol. 29, No. 3. – P. 402-406.
• Khairulin R.A., Abdullaev R.N., Stankus S.V. Volume contraction in liquid caesium–bismuth alloys // Physics and Chemistry of Liquids. – 2020. – Vol. 58, No. 2. – P. 143–149.
• Khairulin R.A., Abdullaev R.N., Stankus S.V. Phase equilibria and mutual diffusion in liquid lithium–sodium alloys // Journal of Engineering Thermophysics. – 2019. – Vol. 28, No. 4. – P. 472–483.
• Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Kozlovskii Yu.M., Agazhanov A.Sh., Stankus S.V. Density of magnesium and magnesium–lithium alloys in solid and liquid states // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2019. – Vol. 29, No. 3. – P. 507–514.
• Абдуллаев Р.Н., Хайрулин Р.А., Станкус С.В., Козловский Ю.М. Плотность и тепловое расширение сплава Inconel718 в твердом и жидком состояниях // Теплофизика и аэромеханика. – 2019. – Т. 26, № 5. – С. 837–840.
• Kaplun A.B, Meshalkin A.B, Dutova O.S. Low-parametric equation for calculating the viscosity coefficient of sulfur hexafluoride // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1382. – P.012179.
• Samoshkin D.A., Savchenko I.V., Stankus S.V., Agazhanov A.Sh. Thermal Diffusivity and Thermal Conductivity of Neodymium in the Temperature Range 293 to 1773 K // Journal of Engineering Thermophysics. – 2018. – Vol. 27, No. 4. – P. 399-404.
• Samoshkin D.A., Savchenko I.V., Stankus S.V., Agazhanov A.Sh. Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity of Samarium in the Temperature Range of 293–1773 K // Thermophysics and Aeromechanics. – 2018. – Vol. 25, No. 5. – P. 735-740.
• Agazhanov A.S., Abdullaev R.N., Samoshkin D.A., Stankus S.V. Thermal conductivity of liquid cesium in the temperature interval of 302–973 K // High Temperatures-High Pressures. – 2018. – Vol. 47, No. 4. – P. 311–321.
• Stankus S.V., Savchenko I.V., Yatsuk O.S. The Caloric Properties of Liquid Bismuth // High Temperature. – 2018. – V. 56, No. 1. – P. 33-37.
• Stankus S.V., Savchenko I.V., Yatsuk O.S. Experimental Investigation of the Enthalpy and Heat Capacity of Liquid Cesium // Journal of Engineering Thermophysics. – 2018. – V. 27, No. 1. – P. 30-35.
• Sotnikov A.V., Bakovets V.V., Agazhanov A.Sh., Stankus S.V., Pishchur D.P., Sokolov V.V. Influence of Morphological Defects on Thermophysical Properties of γ-Gd2S3 // Phys. Solid State. – 2018. – V. 60, No. 3. – P. 487-493.
• Khairulin R.A., Abdullaev R.N., Stankus S.V., Agazhanov A.S., Savchenko I.V. Volumetric properties of lithium-lead melts // Int. J. Thermophys. – 2017. – V. 38(23), No. 2.
• Agazhanov A.Sh., Abdullaev R.N., Samoshkin D.A., Stankus S.V. Thermal conductivity of liquid rubidium in the interval of 312–873 K // Thermophysics and Aeromechanics. – 2017. – V. 24, No. 6. – P. 927-932.
• Khairulin R.A., Abdullaev R.N., Stankus S.V. «Chemical contraction» in rubidium–bismuth melts // Russian Journal of Physical Chemistry A. – 2017. – V. 91, No. 10. – P. 1946-1950.
• Khairulin R.A., Stankus S.V., Abdullaev R.N. Interdiffusion in lithium-lead melts // Thermophysics and Aeromechanics. – 2017. – V. 24, No. 5. – P. 773-778.
• Stankus S.V., Savchenko I.V., Yatsuk O.S. A high-temperature drop calorimeter for studying substances and materials in the solid and liquid states // Instruments and Experimental Techniques. – 2017. – V. 60, No. 4. – P. 608-613.
• Samoshkin D.A., Agazhanov A.Sh., Savchenko I.V., Stankus S.V. Thermal diffusivity of gadolinium in the temperature range of 287–1277 K // High Temperature. – 2017. – V. 55, No. 2. – P. 221-225.
• Savchenko I.V., Kozlovskii Yu.M., Samoshkin D.A., Yatsuk O.S. The thermal expansion of hard magnetic materials of the Nd-Fe-B system // EPJ Web of Conferences / ed. Markovich D., Zaitsev D., Semenov A. – 2017. – V. 159. – P. 00043.
• Verba O.I., Raschektaeva E.P., Stankus S.V. Thermal conductivity of R-410A mixture in the vapor phase // Thermophysics and Aeromechanics. – 2017. – V. 24, No. 1. P. 135-139.
• Stankus S.V., Abdullaev R.N., Khairulin R.A. Density changes of bismuth and alkaline metals at the transition to the liquid state // Thermophysics and Aeromechanics. – 2016. – V. 23, No. 6. – P. 913-918.
• Komarov S.G., Stankus S.V. Density and speed of sound of R-406A refrigerant in the vapor phase // High Temperature. – 2016. – V. 54, No. 2. – P. 297-299.
• Komarov S.G., Stankus S.V. Experimental study of the speed of sound in liquid and gaseous refrigerant R-407C // Thermophysics and Aeromechanics. – 2016. – V. 23, No. 1. P. 135- 137.
• Savchenko I.V., Lezhnin S.I., Mosunova N.A. Recommendations on adopting the values and correlations for calculating the thermophysical and kinetic properties of liquid lead // Thermal Engineering. – 2015. – V. 62, No. 6. – P. 434-437.
• Kozlovskii Yu.M., Stankus S.V. The density and thermal expansion of dysprosium in the temperature range 110–1950 K // Thermophysics and Aeromechanics. – 2015. – V. 22, No. 4. P. 501-508.
• Abdullaev R.N., Kozlovskii Yu.M., Khairulin R.A., Stankus S.V. Density and Thermal Expansion of High Purity Nickel over the Temperature Range from 150 K to 2030 K // Int. J. Thermophys. – 2015. – V. 36, No. 4. – P. 603–619.
• Verba O.I., Raschektaeva E.P., Stankus S.V. Thermal conductivity of the R-227ea (61.5 mass %)-R-134a (38.5 mass %) mixture in vapor phase // High Temperature. – 2015. – V. 53, No. 1. – P. 158-159.
• Kozlovskiy Yu.M., Stankus S.V. Thermal Expansion of Beryllium Oxide in the Temperature Interval 20–1550°C // TVT. – 2014. – V. 52, No. 4. – P. 563-567.
• Комаров С.Г., Станкус С.В. Экспериментальное исследование скорости звука в газообразном хладагенте R-507a // Теплофизика высоких температур. – 2011. – Т. 49, № 1. – С. 145-149.
• Kaplun A., Meshalkin A. Simple Self-Empirical Equation of State of Liquid and Gas for Engineering Calculations // J. Chem. Eng. Data. – 2011. – Vol. 56. – P. 1463-1467.
• Савченко И.В., Станкус С.В., Агажанов А.Ш. Измерение коэффициентов переноса тепла жидкого олова в интервале температур 506 – 1170 К // Теплофизика высоких температур. – 2011. – Т. 49, № 4. – С. 524-528.
• Stankus S.V., Khairulin R.A. Density of Vapor and Liquid Pentafluorobenzene along the Saturation Line // International Journal Thermophysics. – 2010. – Vol. 31, № 11-12. – P. 2078-2085.
• Khairulin R.A., Stankus S.V., Baginskii A.V., Bityutskii V.A. The density and the binary diffusion coefficients of bismuth–indium melts // High Temperatures – High Pressures. – 2009. – Vol. 38. – P. 233-243.
• Stankus S.V., Khairulin R.A. Density and phase diagram of the magnesium–lead system in the region of Mg2Pb intermetallic compound // Thermochimica Acta. – 2008. – Vol. 474, No. 1-2. – P. 52–56.
• Nizovtsev M.I., Stankus S.V., Sterlyagov A.N., Terekhov V.I., Khairulin R.A. Determination of moisture diffusivity in porous materials using gamma-method // Int. J. Heat Mass Transfer. - 2008. – Vol. 51. – P. 4161–4167.
• Gruzdev V.A., Khairulin R.A., Komarov S.G., Stankus S.V. Thermodynamic Properties of HFC-236ea // International Journal of Thermophysics. – 2008. – Vol. 29, No. 2. – P. 546-556.
• Станкус С.В., Хайрулин Р.А., Груздев В.А., Верба О.И. Плотность водных растворов бромида лития при высоких температурах и концентрациях // Теплофизика высоких температур. – 2007. – Т. 45, № 3. – С. 475–477.
• Butenko Yu.V., Kuznetsov V.L., Chuvilin A.L., Kolomiichuk V.N., Stankus S.V., Khairulin R.A., Segall B. Kinetics of the graphitization of dispersed diamonds at "low" temperatures // Journal of Applied Physics. – 2000. – Vol. 88, No. 7. – P. 4380–4388.

Дополнительная информация

Следующий результат признан в числе важнейших результатов НИР Института в 2021 г.:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ ЯДЕРНЫХ И ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

Проведены прецизионные экспериментальные исследования теплопроводности жидких щелочных металлов (Li, Na, K), расплава свинца, а также сплавов литий-свинец и калий-свинец в широком интервале температур от точки ликвидуса до 1000…1500 К. Полученные результаты могут быть востребованы при разработке и оптимизации составов жидкометаллических промышленных теплоносителей, а также для апробации теорий жидкого состояния.

Следующий результат признан в числе важнейших результатов НИР Института в 2020 г.:

КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ-НЕМЕТАЛЛ В ЖИДКИХ СПЛАВАХ ЦЕЗИЯ СО СВИНЦОМ И ВИСМУТОМ.

Впервые экспериментально исследован комплекс свойств жидких сплавов системы Cs-Pb. Сопоставление с полученными ранее результатами для расплавов Cs-Bi показало существенное влияние анизотропии электронной плотности атомов в конденсированном состоянии на концентрационный переход металл-неметалл. Полученные данные могут быть использованы для апробации теорий жидкого состояния и фазовых превращений.

Следующий результат признан в числе важнейших результатов НИР Института в 2019 г.:

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКИХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ЦЕРИЕВОЙ ПОДГРУППЫ.

Получены новые экспериментальные данные по теплопроводности легких редкоземельных металлов в жидком состоянии до 1600-1800 К (для самария и европия впервые). Подтверждено существование электронного фазового перехода в расплаве самария. Установлены общие закономерности изменения теплопроводности в ряду лантан - гадолиний и оценена теплопроводность радиоактивного прометия.

Следующий результат признан в числе важнейших результатов НИР Института в 2018 г.:

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСПЛАВОВ "МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЛЕЙ".

Впервые получены достоверные экспериментальные данные по плотности, тепловому расширению, коэффициентам взаимной диффузии, энтальпии, теплоемкости, теплопроводности и температуропроводности жидкометаллических систем Rb-Bi и Cs-Bi с частично ионным характером межатомного взаимодействия. Новая систематизированная информация по свойствам расплавов может быть использована для развития теории жидкого состояния.

Следующий результат признан в числе важнейших результатов НИР Института в 2011 г.:

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ  СВОЙСТВ СПЛАВОВ ЛЕГКОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ, ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ И НОВОЙ ТЕХНИКИ

Методом просвечивания образцов узким пучком монохроматического гамма-излучения исследованы термические свойства сплавов систем Bi-Pb, Mg-Pb, Li-Pb, Sn-Pb, Bi-In, Bi-Sn, Ag-Sn, In-Sn, Ga-In, предлагаемых в качестве теплоносителей для ядерных реакторов на быстрых нейтронах, бланкетов термоядерных реакторов, а также в качестве альтернативы токсичным свинцовосодержащим припоям. Измерения проведены в интервале температур 293 – 950…1800 К. Получены надежные данные по плотности и  коэффициентам теплового расширения сплавов в твердом и жидком состояниях, а также по объемным изменениям при фазовых переходах. Для ряда систем построены концентрационные зависимости термических  свойств. Измерены температурные и концентрационные зависимости коэффициентов взаимной диффузии в жидких системах Mg-Pb, Sn-Pb, Bi-In, Bi-Sn, Ag-Sn. Многие экспериментальные результаты получены впервые.

Проведены обобщение и анализ экспериментальных и  литературных результатов по термическим свойствам исследованных  систем, на основании чего разработаны таблицы справочных данных и оценены их погрешности. Таблицы термических  свойств чистых висмута, свинца, олова, галлия, индия, магния, а также сплавов Bi-Pb, Sn-Pb, Ga-In, Mg-Pb эвтектического состава аттестованы и опубликованы Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и  материалов (ГСССД) как Стандартные справочные данные.

Новые, надежные, систематизированные данные по свойствам сплавов легкоплавких металлов могут служить научной базой для оптимизации технологии использования этих материалов в новой технике и энергетике.

Список проектов за последние 5 лет

• Грант РФФИ 15-08-00275 А, тема проекта «Концентрационный переход "металл – неметалл" в жидкой системе литий-свинец и его влияние на термические и транспортные свойства расплавов»;
• Грант РФФИ 15-38-20223 мол_а_вед, тема проекта «Экспериментальное исследование теплофизических свойств магнитожестких соединений редкоземельных и переходных металлов»;
• Грант РФФИ 16-38-00669 мол_а, тема проекта «Теплофизические свойства сплавов и фазовые равновесия в системе литий–магний»;
• Грант РФФИ 18-08-00389 А, тема проекта «Фазовые равновесия в жидких системах литий-натрий, литий-калий, литий-рубидий и литий-цезий»;
• Грант РФФИ 18-38-00070 мол_а, тема проекта «Экспериментальное исследование теплопроводности жидкометаллических теплоносителей для ядерных и термоядерных реакторов»;
• Грант РНФ 16-19-10023, тема проекта «Переход «металл–неметалл» в расплавах систем Rb-Bi и Cs-Bi и его влияние на теплофизические свойства твердых и жидких висмутидов щелочных металлов»;
• Грант РНФ 19-79-00024, тема проекта «Переносные и калорические свойства сплавов системы K-Pb в широком интервале температур»;
• Грант РНФ 20-79-10025, тема проекта «Теплофизические свойства сверхлегких конструкционных и биоразлагаемых сплавов на основе магния, лития и кальция»

Список сотрудников