Многокомпонентные структурно-неоднородные материалы в комбинированных технологиях: термомеханика систем со взаимодействующими компонентами в условиях синтеза, обработки и эксплуатации

Объектом исследования являются многокомпонентные и многофазные материалы, включая синтезируемые аддитивными методами. Цель проекта состоит в разработке связанных многоуровневых термо-хемо-механических моделей поведения структурно-неоднородных материалов и покрытий в условиях синтеза и обработки в комбинированных технологиях и последующей эксплуатации, в 2024 году — анализ возможностей моделей макроуровня с формальной кинетикой и двухуровневых моделей синтеза, обработки и эксплуатации структурно-неоднородных материалов и покрытий. В ходе выполнения НИР впервые с использованием разработанной нелинейной связанной модели, проанализировано взаимодействие разномасштабных волновых процессов, протекающих при поверхностной термической обработке материала с имплантированной примесью. Уточненная численная термомеханическая модель наноструктурирующего выглаживания, позволила описать особенности деформации поверхностного слоя подшипниковой стали. Установлено значительное влияние условий объемного синтеза на состав продуктов, максимальную температуру и последующую структуризацию композита. Показано, что синтез горением композита из трехкомпонентной порошковой смеси выходит на стационарный режим с искривленным фронтом. Установлено, что за счет выбора доли и свойств инертных частиц в клеевом составе можно управлять режимами синтеза слоевых композитов методом ламинирования. Показано, что независимо от режима сканирования процесс синтеза на подложке является нестационарным и приводит к неоднородному составу покрытия. Теоретически показана возможность создания эффективного теплоизоляционного метаматериала, не оказывающего существенного изменения на температуру в окружающей его среде. Численно исследованы закономерности окисления интерметаллида с зернами разного размера. Выявлены зависимости изменения угла скручивания и эффективных упругих модулей хирального метаматериала от совокупного изменения параметров, характеризующих его структуру. Полученные результаты имеют приложение к современным технологиям аддитивного производства и получаемым с помощью них материалам.