Korolyanchuk D. Features of phase formation in metals and alloys during electrocrystallization at a solid or liquid cathode of the same chemical composition.

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000122

Thesis Registration Form

0424U000122.pdf

Applicant for

Dmytro Korolyanchuk

Specialization

05.02.01 - Матеріалознавство

Date of defense

14-06-2024

Specialized Academic Board

Д 08.085.02

Prydniprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dnipropetrovs'k, Ukraine

Essay

Korolyanchuk D.G. Features of phase formation in metals and alloys during electrocrystallization at a solid or liquid cathode of the same chemical composition. – Qualifying scientific work on manuscript rights. Dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences (Doctor of Philosophy) in the 05.02.01 «Materials Science» (13– Mechanical Engineering). – SHEI "Ukrainian State University of Chemical Technology", Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture» of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnipro, 2023. The dissertation is devoted to revealing the features of phase formation in metals and alloys during electrocrystallization at cathodes of different aggregate states but the same chemical composition, and application of the identified features in the production of electrochemical coatings and foils with enhanced properties. The issues directly related to nucleation processes in electrochemical coatings are quite topical. A great deal of research has addressed nucleation processes, but in most cases they have been based on theoretical foundations. According to the current concepts, the electrochemical phase formation of a metal or alloy in an aqueous solution occurs by "embedding" the ions from the aqueous solution, or atoms formed on the metal or alloy surface, into their crystal lattices. However, none of the existing concepts has yet received satisfactory experimental validation. A new concept of electrochemical phase formation in metals and alloys through the supercooled liquid state stage has been proposed recently. According to this concept, the electrochemical deposition of a metal/alloy at a solid cathode in an aqueous medium involves the emergence of a highly supercooled metal liquid in the form of a multitude of liquid clusters of atoms released in an avalanche-like manner in different places near the cathode or growing deposit; the metal liquid then undergoes an ultra-fast solidification at the deposition temperature. The purpose of the work was to experimentally verify the above concept by identifying the features of the phase formation in metals and alloys during electrocrystallization at a solid or liquid cathode of the same chemical composition and, should the validity of the proposed concept be confirmed, to apply it to improve the properties of electrochemical coatings. The directions of a practical application of the identified features of electrochemical phase formation in metals and alloys have been defined, including galvanic engineering, the production of chemical current sources in energy industry, and the manufacture of special purpose products in rocket and space technology. The obtained experimental results confirm the validity of the concept of electrochemical phase formation in metals and alloys through the stage of supercooled liquid state. Key words: electrochemical phase formation, structure, phase composition, texture, electrochemical coating, intermetallic compound, liquid cathode

Thesis supervisor

Oleg B. Girin

Official opponents

Volodymyr M. Volchuk
Олена В. Сухова

Research papers

1. Girin O.B., Ovcharenko V.I., Korolyanchuk D.G. Features of Texture Formation in Polymorphic Metals Being Electrodeposited. Acta Metallurgica Slovaca. 2019. Vol. 25, № 4. P. 267-275. http://dx.doi.org/10.12776/ams.v25i4.1357

2. Girin О.B., Korolyanchuk D.G. Electrochemical Reduction of Ions in Metals/Alloys at a Liquid Cathode Versus a Solid Chemically Identical One. Scientific Study & Research: Chemistry & Chemical Engineering, Biotechnology, Food Industry. 2019. Vol. 20, № 4. P. 639-642. http://pubs.ub.ro/?pg=revues&rev=cscc6&num=201904&vol=4&aid=4962

3. Girin O.B., Korolyanchuk D.G. Electrochemical Phase Formation of Metals and Alloys at Chemically Identical Solid or Liquid Cathode: Part 1. Metals. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2020. Vol. 56, № 1. P. 28-40. https://doi.org/10.3103/S1068375520010068

4. Girin O.B., Korolyanchuk D.G. Electrochemical Phase Formation of Metals and Alloys at Chemically Identical Solid or Liquid Cathode: Part 2. Alloys in the Form of Substitutional Solid Solutions. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2020. Vol. 56, № 3. P. 289-300. https://doi.org/10.3103/S1068375520030059

5. Girin O.B., Korolyanchuk D.G. Electrochemical Phase Formation of Metals and Alloys at Chemically Identical Solid or Liquid Cathode: Part 3. Alloys in the Form of Intermetallic Compounds. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2020. Vol. 56, № 4. P. 501-509. https://doi.org/10.3103/S1068375520040067

6. Гірін О.Б., Королянчук Д.Г., Шембель О.М. Напрям практичного використання в енергетиці явища електрохімічного фазоутворення металів та сплавів крізь стадію переохолодженого рідкого стану. Металознавство та термічна обробка металів. 2018. №1 (80). С. 67-73. https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.240418.67.107

7. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.И., Трофименко В.В. Структура и физико-механические свойства электролитических сплавов Ni-Co. Металознавство та термічна обробка металів. 2019. №1 (84). С. 49-53. https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.260319.49.301

8. Гірін О.Б., Королянчук Д.Г. Підвищення адгезійної міцності полімерного покриття до металевої фольги. Проблеми тертя та зношування. 2020. № 3 (88). С .79-86. https://doi.org/10.18372/0370- 2197.3(88).14929

9. Королянчук Д. Г., В. І. Овчаренко. Структура та фізико-механічні властивості електрокристалізованих покриттів сплавом Ni-P. Металознавство та термічна обробка металів. 2022. № 4 (99). С. 40-46. https://doi.org/10.30838/J.PMHTM.2413.271222.40.909

10. Електроліт для електроосадження Ni-P покриттів: пат. № 141090 Україна: МПК С25D 3/12. заявл. 15.07.2019; опубл. 25.03.2020, Бюл. № 6. 2 с. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Коломієць О.В., Гірін О.Б.

11. Овчаренко В.І., Королянчук Д.Г. Морфологія поверхні композиційних електролітичних покриттів кобальт–графіт. Металознавство та термічна обробка металів. 2017. № 3. С. 22-28. http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/113795

12. Електроліт для електроосадження блискучих покриттів сріблом: пат. № 127494 Україна: МПК С25D 3/46. заявл. 17.01.2018; опубл. 10.08.2018, Бюл. № 15. 2 с. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Коломієць О.В.

13. Гирин О.Б. Жданов С.И., Королянчук Д.Г. Повышение качества цинкового покрытия на внутренней поверхности трубы. Материалы I Международной научно-технической конференции “Современные электрохимические технологии и оборудование” 24-25 ноября 2016 г., Минск: БГТУ, Республика Беларусь. Минск, 2016. С. 135-139.

14. Деревянко Є.О., Овчаренко В.І., Королянчук Д.Г. Формування тонких композиційних покриттів на основі кобальту. Матеріали VIIІ Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Хімія та сучасні технології” (26-28 квітня 2017 р., Дніпро: ДВНЗ УДХТУ, Україна). Дніпро, 2017. Т. 5. С. 144.

15. Овчаренко В.И., Королянчук Д.Г. Получение блестящих электрохимических серебряных покрытий. Матеріали Х Міжнародної науково-технічної конференції “Ресурсозбереження та енергоефективність процесів та обладнання обробки тиском в машинобудуванні та металургії” (21-23 листопада 2018 р., Харків: НТУ ХПІ, Україна). Харків, 2018. С. 73-74.

16. Королянчук Д.Г., Коломієць О.В. Електроліт для електроосадження блискучих покриттів сріблом. Хімічні проблеми сьогодення (ХПС-2018): збірник тез доповідей І Міжнародної (ХІ Української) наукової конференції студентів, аспірантів і молодих вчених (27-29 березня 2018 р., м. Вінниця / Донецький національний університет імені Василя Стуса). Вінниця, 2018. С. 97.

17. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.И. Получение электролитических покрытий сплавом Ni-Co. Збірник тез доповідей IІ Міжнародної наукової конференції студентів, аспірантів і молодих учених “Хімічні проблеми сьогодення” (19-21 березня 2019 р., Вінниця: ДонНУ імені Василя Стуса, Україна). Вінниця, 2019. С. 125.

18. Овчаренко В.И., Королянчук Д.Г., Рубан С.О. Электролитические покрытия сплавами на основе Ni. Збірник тез доповідей IX Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Хімія та сучасні технології” (24-26 квітня 2019 р., Дніпро: ДВНЗ УДХТУ, Україна). Дніпро, 2019. Т.4. С. 71.

19. Овчаренко В.И., Королянчук Д.Г., Лещенко Н.А. Формирование структуры и свойств электролитических покрытий сплавами на основе никеля. Матеріали ІII Всеукраїнської наукової конференції “Теоретичні та експериментальні аспекти сучасної хімії та матеріалів” (10 квітня 2019 р., Дніпро: ДДАЕУ). Дніпро, 2019. С. 114-115.

20. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Пекарський В.Д. Електролітичні сплави металів підгрупи заліза, як альтернатива хромовим покриттям. Science, society, education: topical issues and development prospects: Материалы I Международной научно-практической конференции (16- 17 декабря 2019 г., г. Харьков). Харьков, 2019. С. 213-217.

21. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І. Електролітичні покриття Ni-P з поліпшеними фізико-механічними властивостями. Збірник тез доповідей IІI Міжнародної наукової конференції студентів, аспірантів і молодих учених “Хімічні проблеми сьогодення” (25-27 березня 2020 р., Вінниця: ДонНУ імені Василя Стуса; Україна). Вінниця, 2020. С. 116.

22. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Лахман М.С. Одержання електролітичних покриттів Ni-P з поліпшеними властивостями. Хімія та сучасні технології : X Ювілейна Міжнародна науково-практична інтернет-конференція здобувачів вищої освіти та молодих учених (23- 24 листопада 2021 р., Дніпро). Дніпро, 2021. Т. V. С. 30-32.

23. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Лахман М.С. Перспективи застосування Ni-P покриттів. Теоретичні та експериментальні аспекти сучасної хімії та матеріалів ТАСХ-2022: І Міжнародна наукова конференція, що присвячена 100-річчю Дніпровського державного аграрно-економічного університету (20 травня 2022 р., Дніпро). Дніпро, 2022. С. 252-253.

24. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Казанкіна В.М. Структура та властивості композиційних електролітичних покриттів кобальту з вуглецевим наноматеріалом. Теоретичні та експериментальні аспекти сучасної хімії та матеріалів ТАСХ-2023: Матеріали ІI Міжнародної наукової конференції. (20 травня 2023 р., Дніпро). Дніпро, 2023. С. 186- 188.

25. Королянчук Д.Г., Овчаренко В.І., Зімін Д.О. Композиційні електролітичні покриття кобальту з вуглецевим наноматеріалом. Хімія та сучасні технології : XІ Міжнародна науково-практична інтернет- конференція здобувачів вищої освіти та молодих учених (06-07 грудня 2023 р., Дніпро). Дніпро, 2023. Т. V. С. 48-49.

Files

autoreferat-Автореферат_КОРОЛЯНЧУК Д-Г-.pdf

ДИСЕРТАЦІЯ Королянчук Д-Г-.pdf

Similar theses

0524U000169

Pavlo M. Prysyazhnyuk

Scientific foundations of the formation of the impact-wear-resistant coatings in the «high-manganese steel-refractory compounds» system by arc hardfacing.

0524U000117

Nataliia Y. Imbirovych

Mechanisms and patterns of plasma-electrolytic synthesis of biocoatings based on titanium alloys

0523U100235

Yulisa G. Chabak

Development of the scientific basis of enhancing the operational properties of alloyed cast irons by improving the chemical composition and applying highly concentrated energy sources for surface treatment. – Qualifying work as а scientific report

0423U100094

Romanenko Yaroslav M

Formation under high pressure of tool PCBN composites with homogeneous structure and increased damping capacity

0523U100002

Trostianchyn Andrii

The concept of hydrogen treatment to improve the structural-phase state and properties of functional materials based on alloys of rare earth and transition metals