Исследование физической природы и разработка эффекта ультранизкотемпературной сверхпластичности алюминиевых сплавов для инновационных применений

Предлагается разработка нового подхода формирования в нашедших широкое применение сплавах систем Al-Сu, таких как Al-Cu-Zr или Al-Cu-Mg, наноструктур, способных впервые обеспечить проявление ультранизкотемпературной сверхпластичности (СП) и сохранить прочностные свойства после ее реализации на необычно высоком уровне. Выбор в качестве материалов исследования сплавов указанных выше систем обусловлен, во-первых, инновационным потенциалом их использования, в частности, в конструкциях летательных аппаратов; во-вторых, в ранее было показано, что в бинарных сплавах, легированных медью, в результате деформационно-термической обработки c использованием интенсивной пластической деформации ультрамелкозернистые или наноструктуры содержат зернограничные сегрегации, образованные атомами меди, а также наноразмерных частиц. Такое подобие наноразмерных параметров микроструктуры со сплавами серии 7000 создает возможность реализации в материалах исследования эффекта ультранизкотемпературной СП. В-третьих, объединение результатов исследования наноструктурных сплавов системы Al-Cu с результатами, полученными ранее на сплавах серии 7000 системы Al-Zn, позволит создать универсальную модель наноструктур в высокопрочных алюминиевых сплавах конструкционного назначения для реализации низкотемпературной СП, а также разработать единый технический подход к способу их обработки и условиям последующего формообразования изделия. Проблематика проекта носит комплексный характер, является весьма актуальной, и ее решение позволит получить фундаментальные результаты как в области современного материаловедения, так и в области деформационных нанотехнологий. Основными результатами проекта станут: - Впервые установленные закономерности формирования наноструктур в популярных системах алюминиевых сплавов в результате их деформационно-термической обработки (ДТО), включающей методы интенсивной пластической деформации (ИПД); - Разработанные оптимальные температурно-скоростные режимы ИПД-обработки для получения наноструктур в материалах на основе алюминия с прецизионными характеристиками границ зерен, а также с распределением легирующих элементов в виде сегрегаций и частиц, обеспечивающими эффективное управление механизмами пластической деформации и достижение ультранизкотемпературной СП, после реализации которой сохраняется высокая механическая прочность; - Феноменологическая модель наноструктур, обеспечивающих реализацию механизмов и проявление ультранизкотемпературной СП в алюминиевых сплавах, сохраняющих высокую прочность после формообразующей операции. Полученная совокупность результатов обеспечит развитие подходов к производству наноматериалов в виде полуфабрикатов и готовых изделий с необычно высоким уровнем свойств. Применение обработок с использованием эффекта ультранизкотемпературной СП будет направлено на повышение энергоэффективности и производительности получения высокопрочных изделий сложной формы из алюминиевых сплавов, что полностью отвечает современным мировым тенденциям развития передовых систем в аэрокосмической отрасли, автомобильном, железнодорожном и водном транспорте, а также строительстве.