Разработка новых металлических конструкционных материалов, сочетающих высокую прочность с особыми физико-химическими и эксплуатационными свойствами

Предложены фрактографические критерии оценки изломов при разрушении ферритсодержащих сталей с повышенной вязкостью при низких температурах, отражающие как снижение сопротивляемости разрушению за счёт образования хрупкого скола, так и за счёт снижения энергии роста вязкой трещины. Отработана технология горячей деформации кованого прутка ультрапрочной деформационно-упрочняемой конструкционной стали (УДУКС). Разработаны технологические инструкции на горячей деформации кованого прутка из УДУКС. Проведен анализ влияния легирования на величину и знак объемного эффекта распада аустенита для высокоазотистых аустенитных сталей. Показано, что для ВАС объемный эффект мартенситного превращения в результате пластической деформации зависит от содержания азота и марганца и может быть отрицательным, приводя к формированию растягивающих напряжений. Исследованы структура, механические свойства, коррозионная стойкость и износостойкость новых азотосодержащих сталей 20Х15АН3МД2 и 05Х22АГ15Н8М2Ф после различных режимов термической и термопластической обработок. Показано, что закалка от 1000 - 1050°С обеспечивает у этих сталей получение повышенных значений прочности, пластичности, коррозионной стойкости и износостойкости. Впервые теоретически получено новое уравнение состояния применительно к тетрагональным кристаллическим структурам (С14- Лавес -, Sigma- и Mu-фазам) для расчетов структурных свойств энергий образования, модулей упругости и их зависимостей от давления для интерметаллических соединений, входящих в бинарные системы Fe – (Cr, V, Mo, W, Nb, Zr). Установлено, что армирование серебра частицами сверхупругой твердой фазы, полученной из механоактивированных фуллеренов (до 30 вес. %) под давлением в процессе синтеза КМ, повышает износостойкость в 20 – 100 раз при снижении коэффициента трения от 1,12 до 0,1 – 0,2. Выполнен сравнительный анализ фазово-структурного состояния, статических магнитных свойств, высокочастотной магнитной проницаемости и магнитной структуры нанокристаллических ферромагнитных пленок системы Fe - Ti - B. Установлено, что присутствие самария в сплавах типа ИМВ7-1 повышает их прочностные свойства как при комнатной, так и при повышенных температурах, совместное же присутствие самария и гольмия в сплавах типа ИМВ7-1 приводит к снижению их прочностных свойств, если содержание гольмия больше 2 мас. %. Показано, что ротационная ковка существенно повышает прочностные характеристики сплава Cu-0,5%Cr-0,08%Zr при высоком уровне электропроводности. Изучено влияние режимов термической обработки и горячей пластической деформации при прокатке и ковке на свойства конструкционных азотосодержащих сталей. Изучены общие закономерности формирования иерархической структуры в металлических образцах из трех конструкционных сталей (сталей 20, 45 и 12Х18Н10Т) при циклическом и статическом нагружениях, что поможет более надежно оценить эксплуатационные характеристики материала. Для ряда новых алюминиевых сплавов на основе систем легирования Al-Cu, Al-Si-Cu, Al-Zn-Mg-Fe-Ni изучено влияние повышенных температур и давлений, реализуемых в процессе статического баротермического воздействия и динамического баротермического воздействия при радиально-сдвиговой прокатке, на фазовый состав, структуру и физико-механические свойства. Показано, что динамическое баротермическое воздействие, реализуемое в промышленной технологии радиально-сдвиговой прокатки, может быть использовано для получения крупногабаритных полуфабрикатов, механические свойства которых не уступают результатам, полученным с помощью традиционных методов интенсивной пластической деформации.