Исследование структуры, физико-механических характеристик и особенностей деформации и разрушения новых перспективных материалов функционального назначения с аморфным и наноструктурированным поверхностным слоем

Разработаны фундаментальные основы технологии создания медицинских изделий для эндоваскулярной хирургии из композиционного материала на основе не содержащего никель титанового сплава с полимерным биодеградируемым покрытием различной молярной массы и концентрации, наполненными лекарственными средствами. Разработанный сплав имеет высокую биосовместимость с клетками человеческого организма и модуль упругости, соответствующий модулю упругости тканей человеческого организма, что обеспечивает практически идеальную биомеханическую совместимость для имплантатов. Получаемые изделия также являются средством адресной доставки лекарственных средств и полностью соответствуют концепции адресной медицины (совместно с лаб. №5) Разработаны износостойкие покрытия (на основе сплавов системы Sn-Sb-Cu, армированных высокопрочными частицами Ti2NbAl и Al-Bi), имеющие улучшенные антифрикционные характеристики при повышенных нагрузках и технологические основы их формирования на деталях современной техники методом дуговой наплавки. По сравнению с другими методами формирования подобных покрытий разработанная технология позволяет обеспечить отсутствие пористости и прочную связь покрытий с материалом подложки. Предложен и экспериментально реализован новый лазерный оптико-акустический метод оперативного контроля пористости у литых дисперсно-упрочненных металломатричных композиционных материалов и покрытий, основанный на статистическом анализе распределения амплитуд обратнорассеянных широкополосных импульсов продольных акустических волн в исследуемых материалах. Лазерное возбуждение и пьезоэлектрическая регистрация ультразвука реализуется при одностороннем доступе к объекту контроля с использованием специального лазерно-ультразвукового преобразователя. Разработаны и экспериментально построены карты трения композиционных материалов с матрицей из цветных металлов для широкого интервала параметров трибонагружения (скорости скольжения, нормальной нагрузки, относительного движения поверхностей, шероховатости трущихся поверхностей, типа материала, температуры). Такие карты являются эффективным инструментом прогнозирования износа пар трения скольжения в планируемых условиях эксплуатации. Проведен анализ структуры и свойств крупнопористого ячеистого композиционного материала, изготовленного на основе объёмного каркаса из упорядоченно расположенных полых сферических гранул с тонкой меднографитовой оболочкой, пропитанного алюминиевым сплавом. Показана возможность использования пенополистирольных сферических гранул при формировании высокопористой ячеистой структуры в композиционном материале с алюминиевой матрицей. Рассмотрено влияние обработки меднографитовой оболочки полых гранул боридами металлов на прочность ячеистого композита. Исследованы механические свойства и особенности разрушения образцов высокопрочной мартенситно-стареющей стали CL50 WS (типа 03ХН18К9М5ГТ), полученных селективным лазерным сплавлением порошковых гранул диаметром 5-45 мкм. Образцы подвергались отжигу с последующей термообработкой по разным режимам. Лучшие результаты по комплексу механических характеристик были получены для старения при T=500° С. При этом значения предела прочности, предела текучести и остаточного удлинения были больше или соответствовали таковым для прутков из данной стали, полученных по традиционной технологии. Показано, что аддитивные технологии позволяют изготавливать ответственные сложные детали конструкций без снижения механических свойств. Показано, что электролитно-плазменная полировка поверхности аустенитно-мартенситной стали ВНС9-Ш слабо влияет на комплекс механических свойств при статическом нагружении из-за особенностей образования мартенсита деформации в процессе растяжения, но повышает предел усталости с 900 до 1000 МПа за счет снижения концентрации напряжений от дефектов поверхностного слоя и кромок деталей.