Разработка научных основ повышения конструктивной прочности и стабильности структуры наноструктурированныхлегких сплавов и сталей при воздействии внешних факторов и изучение кинетики и механизмов разрушенияприменительно к авиационно-космическому и нефтехимическому комплексам

Общий план работ: обоснование и выбор режимов интенсивной пластической деформации (ИПД) и последующей обработки, влияние режимов на структуру, твердость и прочность при статическом растяжении, а также изучение механизма разрушения алюминиевых, титановых материалов и сталей; влияние режимов ИПД и локального напряженного состояния на ударную вязкость, механизм ударного разрушения на различном масштабном уровне алюминиевых, титановых материалов и сталей в широком интервале температур; влияние режимов ИПД и локального напряженного состояния на статическую трещиностойкость и механизм разрушения алюминиевых, титановых материалов и сталей с УМЗ- и НК-структурой; влияние режимов ИПД на кинетику и механизм усталостного разрушения алюминиевых, титановых материалов и сталей; установление общих закономерностей влияния режимов ИПД, локального напряженного состояния и типа кристаллической решетки материалов (ОЦК, ГЦК и ГПУ) на комплекс механических свойств, кинетику и механизм разрушения материалов с УМЗ- и НК-структурой, анализ возможных путей повышения конструктивной прочности наноструктурированных материалов; оценка коррозионной стойкости и механизмов коррозии алюминиевых, титановых материалов и сталей с УМЗ- и НК-структурой; анализ взаимодействия наноструктурированных материалов с электромагнитными полями; анализ возможных путей повышения коррозионной стойкости УМЗ-сталей. В качестве исследуемого материала с ОЦК-решеткой выбрана малоуглеродистая трубная сталь 09Г2С, широко используемая в нефтегазовом комплексе; в качестве легких сплавов, используемых в авиационно-космическом комплексе, выбраны термически упрочняемые алюминиевые сплавы АК4-1 и 6201 (материалы с ГЦК-решеткой) и титановый сплав ВТ6 (материал с ГПУ+ОЦК-решеткой). Данные материалы подвергнуты наноструктурированию путем ИПД по различным схемам и режимам. Наноструктрирование исследуемых материалов путем ИПД по выбранным схемам и режимам, формируя УМЗ-структуру с высокой плотностью дислокаций, повышает твердость и прочностные свойства исследуемых материалов, однако снижает пластичность. Характер температурной зависимости ударной вязкости (KCV) УМЗ-материалов сильно зависит от типа кристаллической решетки. Наноструктурирование стали 09Г2С приводит к смещению вязко-хрупкого перехода в сторону высоких температур, что неблагоприятно влияет на конструктивную прочности стали. В титановом сплаве ВТ6 после РКУП, несмотря на снижение пластичности, не наблюдается снижение ударной вязкости в широком интервале температур, а KCV алюминиевого сплава АК4-1 после РКУП даже выше по сравнению с состоянием Т6 (закалка + старение). Наноструктрирование неоднозначно влияет на усталостную прочность и статическую трещиностойкость (К1С) исследуемых материалов. Так, анализ уравнений Пэриса показывает, что УМЗ-материалы менее чувствительны к возникающим циклическим перегрузкам. Наноструктурирование снижает коррозионную стойкость стали 09Г2С и алюминиевых сплавов. Однако относительная скорость коррозии стали 09Г2С (по отношению к σв и σ0,2 ) увеличивается незначительно, а по отношению к твердости – даже уменьшается. Следовательно, использование на практике более твердой и прочной УМЗ-стали 09Г2С оправдано с позиции коррозионной стойкости.