Разработка фундаментальных принципов формирования многоуровневой иерархической структуры многофункциональных композиционных материалов и покрытий триботехнического назначения для повышения эксплуатационных свойств и расширения функциональных возможностей изделий машиностроения

Композиционные материалы, несмотря на давнюю практику их применения в различных отраслях производства, и в настоящее время не теряют актуальность, так как используются для изготовления многофункциональных изделий и конструкций в различных областях промышленности. Главным свойством таких изделий является способность оставаться в работоспособном состоянии при заданных нагрузках в течение продолжительного времени. Постоянный тренд на энергосбережение ставит перед современной наукой задачу постоянно снижать вес конструкций при увеличении их надежности и ресурса эксплуатации, что приводит к поиску новых материалов и новых подходов к их конструированию. В свою очередь, это ведет к расширению и углублению фундаментальных знаний и современных представлений о природе таких материалов. Повысить качество и эффективность металлических изделий возможно за счет введения в объем металла различных добавок: лигатур, проволоки, порошков различной дисперсности и химического состава. Одним из самых интересных на сегодняшний день физических процессов, который позволяет создавать и модифицировать композиционные материалы, является трение. Например, обработка поверхности металлических материалов трением с перемешиванием позволяет соединять любые пластичные материалы и почти любые их комбинации с созданием сложной гетерогенной структуры. Сварка и обработка трением с перемешиванием имеют очевидные достоинства по сравнению со многими другими методами сварки и обработки материалов: твердофазность процесса, одностадийность, упрочнение в результате интенсивной пластической деформации, экологичность, энергоэффективность. Возрастающий интерес к этой теме по аналитическим данным базы Scopus начинается с 2001 года и продолжает неуклонно расти по настоящее время. С 2009 года увеличивается интерес к получению металломатричных композитов, гибридных композитов и in-situ композитов и сплавов с добавлением частиц различного химического и дисперсионного состава. Однако большинство исследователей проводят сугубо утилитарные работы, получая лишь частные промежуточные результаты. Из-за высокой сложности проведения, комплексные исследования фундаментальных процессов, связанных со структурообразованием многофункциональных композиционных материалов практически отсутствуют. В рамках проекта предлагается использование комплексного экспериментального и теоретического подходов к изучению и обобщению механизмов, определяющих закономерности трибологического поведения разрабатываемых композиционных материалов. Планируемые исследования соответствуют мировому тренду науки о материалах и позволят получить ряд новых фундаментальных знаний о формировании структуры многофункциональных композиционных материалов и покрытий триботехнического назначения, обладающих качественно новыми эксплуатационными свойствами. Результаты выполнения проекта внесут значимый вклад в достижение результатов и значений целевых показателей национального проекта «Наука». Цель проекта – комплексное теоретическое и экспериментальное изучение трибологических аспектов процессов массопереноса, перемешивания, деформационного растворения и выделения фаз, структурообразования материалов в зависимости от интенсивности термомеханического фрикционно-индуцированного воздействия для разработки композиционных материалов и покрытий триботехнического назначения, обеспечивающих достижение качественно новых функциональных свойств.