РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКИМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ И КОНСТРУКЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВАХ

Объекты исследования – нано-, субмикрокристаллические и ультрамелкозернистые стали и сплавы, высокоазотистые аустенитные стали, мартенситностреющие стали, судостроительные стали унифицированного химического состава, коррозионностойкие стали, жаропрочные сплавы, псевдомонокристаллы 4d-переходных металлов, текстурованные ленты-подложки из тройных сплавов на основе меди, интеллектуальные материалы нового поколения с эффектами памяти формы (ЭПФ), композиты, покрытия, сварные соединения. Цель работы – исследование влияния термической и термомеханической обработок, ударно-волнового нагружения, магнитного поля, высоких давлений, облучения высокоэнергетическими частицами, мегапластической деформации, в том числе в условиях трения, сварки трением с перемешиванием, сдвига в наковальнях Бриджмена, импульсных и лазерных воздействий, на структурно-фазовые превращения в сталях и сплавах; моделирование структуры и фазовых превращений; разработка на этой основе новых способов получения высокодисперсных сплавов с повышенными физическими, механическими и функциональными свойствами; создание интеллектуальных материалов нового поколения на основе цветных сплавов и нержавеющих сталей с ЭПФ. Исследуется повышение эффективности технологических процессов высокоэнергетических обработок высокопрочных сплавов и формирования износо- и коррозионностойких покрытий на основе результатов исследования закономерностей формирования структурно-фазового состояния и разнообразных свойств материалов, их поверхностных слоев и покрытий, полученных методами фрикционных, химико-термических, лазерных, дуговых, гибридных и других высокоэнергетических упрочняющих поверхностных технологий. В результате механического сплавления железа и урана установлено формирование деформационно и термически стабильных интерметаллидов. Исследованы превращения в стали Гадфильда при деформации и механическое поведение материала оболочки ТВЭЛа реактора на быстрых нейтронах из коррозионностойкой стали ЭП823. Изучено особенности восстановления бронзы методом сварки трением с перемешиванием. Для покрытий и легированных слоев, сформированных плазменными и лазерными методами, получены новые данные об особенностях структуры и свойств. Исследовано влияние фрикционных обработок на свойства нержавеющей аустенитной стали и покрытий на основе никеля. Рассмотрено использование искусственных нейронных сетей для определения объемной доли карбидов структуре композиционных покрытий. Изучено влияние параметров структуры на прочность и трещиностойкость мартенситностареющих сталей при циклическом нагружении. Определены структурные факторы, влияющие на получение высоких механических свойств листового проката из низкоуглеродистых сталей унифицированного химического состава. Установлено, что кристаллографическая теория мартенситного превращения (КТМП), ранее разработанная для сплавов железа, никелида титана и сплавов Гейслера, применима для построения теории и анализа механизма полиморфного ОЦК→ГПУ превращения в монокристалле циркония. На основании результатов численного моделирования на различных масштабных уровнях и комплексных экспериментальных исследований разработаны и научно обоснованы перспективные способы получения высокодисперсных мелкозернистых структур, обеспечивающих высокий комплекс свойств конструкционных и полифункциональных сплавов цветных металлов. С помощью многокомпонентного легирования, комплексной термомеханической обработки, в частности, интенсивных внешних воздействий, получены новые композиции высокопрочных интеллектуальных материалов на основе интерметаллида Ti-Ni и сплавов Cu, обладающие эффектом памяти формы. В результате подробного исследования текстуры и микроструктуры промышленных Ti и Zr сплавов установлено, что полиморфное превращение (ОЦК)(ГПУ) всегда безальтернативно происходит по ориентационным соотношениям Бюргерса. Выявлено определяющее влияние микротекстурованных областей на кинетику и механизмы разрушения сплава марки ВТ6 в условиях усталостного нагружения. Определены иерархические структуры высокопрочного поверхностного слоя в сплаве Zr - 1% Nb, формируемого в процессе лазерной обработки наносекундной длительности, и основного объема материалов и механизмы их упрочнения. Выявлены закономерности формирования структурно-фазовых состояний и соответствующих физико-механических свойств лёгких сплавов на основе Al и Mg, полученных высокоэнергетическими методами обработки, в том числе, с помощью аддитивных технологий. Применительно к покрытиям из WC-10Co-4Cr, Cr3C2-25NiCr и стали 180Х27Н17М4 на подложке из алюминиевого сплава AlSi7Mg0,3 разработаны методики нанесения покрытий сверхзвуковым газовоздушным напылением (HVAF), испытаний на газоабразивное изнашивание, выполнены структурно-фазовые исследования и проведен анализ результатов. Разработана модель плавления металла при двухдуговой сварке/наплавке плавящимся электродом с подачей дополнительной присадочной проволоки. Проведен сравнительный микромеханический и трибологический анализ лазерно-наплавленных, на стальную подложку AISI 1040, эквиатомных покрытий FeNiCr, упрочненных TiC и NbC (по 3 мас.%). Установлены типы разрушения жаропрочного сплава Inconel 718, полученного по различным режимам электронно-лучевого сплавления, после испытаний на одноосное растяжение. Показана возможность получения повышенного комплекса свойств коррозионностойких сталей с 15% (масс.) Cr после различных режимов закалки и отпуска. Изучены особенности микроструктуры титановых сплавов мартенситного типа VST2.