ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И СТРУКТУР

Объектами исследования являются: Cr-Ni аустенитные стали, стали 20, Р6М5, Р18 и др.; порошки сплавов железа и нитридов Fe, Cr и Mn; медно-стальные оболочки; сплавы Al−Li и Аl−Li−Сu−Zr, Ni-Mn-Z (Z = In, Sn), Ti-Ni-Cu, Cu-Al-Ni, 1461 и др. Цель работы – выявление закономерностей деформационно-индуцированных структурно-фазовых превращений, процессов «растворения – выделения» дисперсных фаз и их использование для создания новых перспективных материалов; исследование закономерностей трансформации структуры в сталях и сплавах в условиях действия высокоскоростной деформации, интенсивной деформации в условиях трения и на этой основе разработка способов повышения их физико-механических свойств; разработка физических основ прогрессивных технологий получения цветных сплавов с улучшенными функциональными свойствами. При выполнении проекта использован комплексный подход, заключающийся сравнительном анализе физико-механических свойств и результатов структурных исследований, проведенных методами оптической, сканирующей и электронной микроскопии, дополненной микродифракционным и темнопольным анализом, Мёссбауэровской спектроскопии. Результаты работы являются новыми и научно значимыми: - выявлено сильное влияние на упрочнение при ВТМО стали 04Х20Н6Г11М2АФБ сохранения полосовой дислокационной структуры и формирования мало- и большеугловых границ; - помолом в шаровой мельнице и последующими термообработками получены твердые растворы азота в ОЦК и ГЦК матрицах сплавов Fe с НКС; - обнаружены аномальные фазовые переходы в поверхностных слоях Cr-Ni аустенитных сталей при пониженной температуре (350С) плазменного азотирования; - установлено интенсивное упрочнение поверхности аустенитных, перлитных и мартенситных сталей наноструктурирующей фрикционной обработкой; - обоснованы причины сохранения высокой твердости при нагреве метастабильной аустенитной и мартенситных сталей, наноструктурированных фрикционной обработкой; - экспериментально выявлены особенности схлопывания медных и стальной оболочек (труб) в сплошные цилиндры под действием взрыва и теоретически получены распределения температурного поля в оболочках; - для сплавов Al–Li обнаружен эффект планарного скольжения дислокаций при трении, обусловливающий низкий коэффициент трения (0,25); - выбраны новые составы сплавов Гейслера системы Ni-Mn-(In, Sn) с улучшенными физическими свойствами; - установлены кристаллографические особенности формирования тетрагонального мартенсита в сплаве In–4,5мас. %Cd; - в полученном методом БРЗ аморфном сплаве Ti50Ni25Cu25 установлены высокие характеристики эффекта памяти формы (ЭПФ) и относительного удлинения (10 %); - для сплава с ЭПФ на основе Cu-14Al-3Ni установлены высокие механические характеристики при температурах испытаний на сжатие до 1173 К; - для Al-Cu-Li сплава 1461 авиационного назначения установлены возможности улучшения механических свойств за счет создания при отжиге после мегапластической деформации бимодальной рекристаллизованной структуры (СМК + нанозерна). Рекомендации по внедрению результатов НИР: ЦНИИКМ «Прометей» рекомендованы оптимальные температурные интервалы для горячей деформации стали 04Х20Н6Г11М2АФБ; научные основы наноструктурирующей фрикционной обработки стальных поверхностей могут быть использованы в промышленной технологии наноструктуриующего выглаживания; обнаруженный эффект планарного скольжения дислокаций при трении в Al–Li сплавах может быть использован при производстве антифрикционных материалов для авиации и космонавтики; даны рекомендации по выбору составов сплавов Гейслера; результаты по сплавам систем Ti-Ni-Cu и Cu-Al-Ni с эффектами памяти формы и промышленном сплаве 1461 системы Al-Cu-Li могут быть рекомендованы для практического применения.