В представленном цикле работ обоснован единый подход описания начальной стадии критических явлений, таких как разрушение конструкционных материалов, кристаллизация бинарных сплавов, детонационное горение и процесс спекания керамики. Построены математические модели реконструкции начальной стадии неустойчивости, как неравновесного фазового перехода, основным механизмом которого является диффузионное расслоение. Основываясь на модификации теории Кана-Хилларда, номинант унифицировал подходы к решению проблем математического моделирования критических явлений, в начальной стадии которых возникает новая компонента, названная И. Г. Баренблаттом «превращенным состоянием». Все эти процессы характеризуются избыточной накопленной энергией. Установлена (как в модели, так и в натурном эксперименте) полосчатая структура превращенного состояния, что соответствует неравновесному процессу, механизмом которого является диффузионное расслоение. Согласно И. Г. Баренблатту, при спекании отмечается возникновение «сложной картины, когда превращение в шейке происходит крайне неравномерно с образованием многочисленных недопревращенных целиков (полосчатость). Возникает явление, характеризующее турбулентное горение с его характерными догорающими внутри широкой переходной зоны островками». В рамках приближения локального равновесия численным экспериментом показано существование резонанса Раушенбаха (при накачке кинетической энергии) и резонанса теплового взрыва (при накачке теплоты).
В окрестности резонанса установлено существование режима детонационного горения при дополнительном условии перемешивания или низких температур. Для низких температур резонанс Раушенбаха имеет структуру δ-шока. Доказано, что срыв с ламинарного процесса горения, посредством его турбулизации, приводит к размыванию резонанса и образованию на его месте обширной зоны детонационного горения. Установлено, что механизмом турбулизации является диффузионное расслоение.
Численное моделирование процесса кристаллизации металлов, проводится одновременно на нескольких масштабных уровнях. Предложенная модель, основана на представлении кристаллизующегося сплава в виде пористой среды, распространение возмущений в которой описываются уравнениями типа Био. Для описания образования зародышей используется модифицированное уравнение типа Кана-Хилларда. Установлено, что при входе в лабильную зону, полосчатость диффузионного расслоения Кана-Хилларда приводит к появлению неустойчивости Марангони на ее границах, которая определяет механизм зарождения дендритов. Математическая модель описания процесса образования шеек при спекании, также как модель кристаллизации, основана на представлении процесса спекания как двухфазного неравновесного процесса.
В лаборатории керамических материалов и технологий РТУ МИРЭА проведены эксперименты по спеканию порошка титаната бария. Микроструктура образцов исследована методом электронной сканирующей микроскопии. Обнаружены изменения поверхности частиц титаната бария в виде волнистых (или полосчатых) структур, которые предшествовали появлению шеек. Натурные эксперименты подтвердили все теоретические предположения и выводы. С учетом численных экспериментов построенной модели, на артиллерийских стволах проведено сравнение износа в различных сечениях, выявлены механизмы, влияющие на износ, разработанные технологии позволили повысить ресурс стволов в 2,5−4 раза. Проведена валидация результатов на базе полигона Министерства обороны России.
По результатам исследований номинантом выпущено 2 монографии и более 20 публикаций в ведущих рецензируемых (Scopus и WoS) журналах (за 2020 — 2024 г. г.).