Исследования по этому направлению базируются на единой методологической основе, которая может быть применена для различных проблем и объектов, в частности для производства сплавов специального назначения.

Для их проведения были созданы и использованы следующие методики и оригинальные установки:

а) метод вращающегося диска с равнодоступной поверхностью. Установка для реализации этого метода позволяет проводить исследования при температурах до 1823 К на воздухе и в среде аргона;

б) метод лежащей капли и установка. Автоматизированная установка позволяет проводить исследования в вакууме, инертной среде при температуре до 1723 К и передавать изображение в электронном виде для дальнейшей обработки на компьютере. Разработаны программы анализа и обработки изображения лежащей капли;

в) методы получения композиционных материалов.

Разработано оборудование и составы сплавов на основе циркония и алюминия, которые дают возможность получать материалы в аморфном состоянии. Например, в результате кристаллизации аморфных лигатур образовываются нанодисперсные частицы необходимой кристаллической структуры, которые обеспечивают эффективное модифицирование алюминиевых и медных сплавов. На основе проведенных исследований выбрано два наиболее перспективных сплава (Al47Cu40Zr13, Al47Cu40Zr10Ni3), которые можно использовать в качестве модификаторов.

Получены нитевидные кристаллы (вискеры) Al₂O₃ прямым окислением алюминия порошками SiO₂ та Fe₂O₃. Для этого смесь порошка алюминия и окислителя нагревали в индукционной печи до 1600 °C и выдерживали при этой температуре 15 минут. Полученные нитевидные кристаллы имели толщину от 0,5 мкм до 7 мкм, а длина – от 800 мкм до 3000 мкм. Установлено, что если в качестве окислителя применяется Fe₂O₃, образуется большее количество вискеров, чем при использовании оксида кремния. Показано влияние нитевидных кристаллов на структуру и механические свойства литейных сплавов на основе алюминия. Например, их добавка в сплав АК7 приводит к росту прочности примерно на 15%.

Разработаны технологические режимы получения новых монетных сплавов с функциональными свойствами.

Исследовано влияние алюминия и никеля на электропроводность меди. Показано, что их наличие в количестве до 1,0% резко снижает ее в 2…3 раза. Термическая обработка образцов при температуре 800 ^оС в течение 2 часов приводит к незначительным повышениям электропроводности. Это связано с рекристаллизационными процессами, то есть с увеличением размеров зерна, а значит с уменьшением поверхности раздела между зернами, а также исчезновением кристаллических дефектов.

Зависимость твердости от концентрации легирующих элементов имеет различный характер в системах медь-алюминий и медь-никель. В системе Cu-Al эта зависимость имеет непрямолинейный характер. Резкое увеличение твердости при содержании алюминия 7,0…8,0% связано с образованием γ₂ фазы, которая возникает при распаде β фазы. Пропорциональная зависимость твердости от концентрации никеля связана с образованием с медью непрерывных твердых растворов во всем диапазоне температур и концентраций ниже линии солидус.

Разработана технология получения пористых металлических материалов методом травления дисперсного наполнителя из композиционного материала, полученного методом вакуумной компрессионной пропитки. Области применения: фильтры, смесители, демпфирующие материалы.

Разработана технология выплавки высокопрочного чугуна и его деформации для получения деталей приводных механизмов. Свойства изготовленных деталей превышают технические требования к ним минимум в 1,5 раза, что свидетельствует о перспективности использования высокопрочного алюминиевого чугуна и комплексной технологии литье – пластическая деформация – термообработка для нагруженных деталей транспортного машиностроения.

Разработаны технологические режимы получения высокотемпературных карбидов вольфрама с кубической WC1-х и гексагональной W2C структурами методом плазменного разряда в ультразвуковом кавитационном поле органической жидкости. Низковольтный плазменный разряд между электродами инициировался в этиловом спирте благодаря увеличению электрической проводимости жидкости в ультразвуковом поле. Области применения: конструкционные материалы, модификаторы и др.