ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ И РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТА УЛЬТРАНИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ИННОВАЦИОННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ

Цель данного проекта – исследование физической природы низкотемпературной сверхпластичности алюминиевых сплавов и анализ инновационного потенциала этого явления. Объектом исследования в проекте являются экспериментальные образцы наноструктурных сплавов систем Al-Cu и Al-Zn с ультрамелким зерном, полученные деформационно-термической обработкой (ДТО) с использованием методов интенсивной пластической деформации (ИПД). В соответствии с Планом-графиком исследований и разработок при проведении исследований (выполнении проекта), на первом этапе выполнения проекта был проведен комплексный аналитический обзор современной научно-технической, методической литературы по данной проблеме, опубликованной за период 2010–2020 гг. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011–96 по определению технического уровня объектов хозяйственной деятельности и выявлению тенденций их развития. Осуществлен выбор материалов исследования – алюминиевых сплавов систем Al-Zn и Al-Cu, как модельных, так и промышленных, широко используемых в технике. Выполнен контроль химического состава материалов исследования и оценены их механические свойства после традиционной обработки. Предварительно обоснованы и выбраны режимы ДТО для получения наноструктуры в исследуемых сплавах, включающей ИПД методами кручения под высоким давлением (КВД) и равноканального углового прессования (РКУП). Разработаны «Программа и методики экспериментальных исследований», включающие получение экспериментальных образцов по различным режимам ДТО и проведение исследований механических свойств и сверхпластичности. В продолжение исследований, выполненных на первом этапе проекта, на втором этапе, в текущем году, внимание уделялось как модельным сплавам системы Al-Zn, так и промышленным сплавам систем Al-Zn и Al-Сu. На ультрамелкозернистом (УМЗ) сплаве Al-30%Zn было продолжено исследование механизмов низкотемпературной сверхпластичности, было также исследование влияние цинка на эволюцию микроструктуры при воздействии КВД. Также проанализирована проблема влияния структуры границ на поведение УМЗ алюминиевых сплавов в рамках классического соотношения Холла-Петча. На промышленном алюминиевом сплаве 2024 с УМЗ структурой установлены закономерности его сверхпластического поведения при относительно низких температурах и показано сохранение высокой прочности сплава после сверхпластической (СП) деформации. Также впервые получена УМЗ структура в сплаве 7075, используя обработку методом РКУП. В целом в продолжение работ первого этапа проекта, проведенных в 2022 г., когда была опубликована 1 статья в высокорейтинговом журнале, в 2023 г. было опубликовано 5 статей также в высокорейтинговых журналах. Работы российских руководителя и участников проекта по УМЗ материалам имеют высокую цитируемость (более 40 тыс. ссылок в базе данных WoS), получили высокую научную награду на международной конференции Thermec-2023 в г. Вене (июнь 2023 г.), представлены в виде ключевых докладов на ряде конференций. Результаты выполненных исследований по проекту используются для подготовки двух диссертационных работ молодых участников проекта. Полученные результаты проведенных исследований имеют большой инновационный потенциал для разработки технологии сверхпластической формовки изделий словной формы с высокими прочностными свойствами, что будет продемонстрировано на третьем, завершающем этапе проекта.