Принципиально новые эффекты асимметричного пластического деформирования металлов и сплавов и их приложение к созданию инновационных производственных технологий

К числу фундаментальных механических характеристик любого металлического материала относят прочность и пластичность, которые имеют четко выраженную обратно пропорциональную взаимосвязь. Материалы могут быть прочными или пластичными, но редко обладают высокими значениями этих свойств одновременно. Разработка технологий получения и обработки конструкционных металлов и сплавов, сочетающих одновременно высокую прочность и пластичность, является одной из важнейших научных и практических задач. Научная новизна проекта заключается в исследовании принципиально новых эффектов асимметричного деформирования, обеспечивающих повышение как пластических свойств высокопрочных и труднодеформируемых металлов и сплавов, так и повышение их технологической пластичности при обработке давлением. К таким эффектам относятся: 1. Эффект повышения пластических свойств обрабатываемого материала за счет создания градиентной структуры, формируемой в условиях прохождения низкотемпературной термомеханически активируемой динамической рекристаллизации, протекание которой обусловлено не внешним нагревом материала исходной заготовки, а высокоскоростным фрикционным и деформационным разогревом в сочетании с экстремально высокими сдвиговыми деформациями. 2. Эффект повышения пластичности в термически упрочняемых алюминиевых сплавах за счет динамического "растворения-выделения" фаз при высокоскоростном фрикционном и деформационном разогреве в сочетании с экстремально высокими сдвиговыми деформациями (без использования предварительного нагрева заготовки и/или промежуточного/последеформационного отжига). 3. Эффект повышения технологической пластичности материала за счет создания в процессе обработки давлением механической схемы деформации, основанной на совмещении чистого и простого сдвига (сжатие в сочетании с поворотной модой деформации), и обеспечивающей полное отсутствие явления “friction hill” даже при “сухой” прокатке без использования смазочных материалов. 3. 4. Эффект “пространственно-наведенной технологической пластичности”, который может быть использован для получения тонких металлических полос с переменной толщиной поперечного сечения, применение которых критически востребовано на российских предприятиях, специализирующихся на производстве корпусов для микроэлектроники. 4. В предлагаемом проекте впервые будет использована асимметричная прокатка с экстремально высокой степенью асимметрии до 1:10 в качестве оригинального метода повышения пластических свойств, а также технологической пластичности высокопрочных и труднодеформируемых металлов и сплавов. Такой процесс характеризуется тем, что в очаге деформации кардинально меняется механическая схема, которая в сочетании с тепловыми эффектами, может приводить к «растворению-выделению» фаз и глубокому измельчению структуры. Экстремально высокая степень асимметрии до 1:10 в мировой науке еще не изучалась. Исследования будут выполнены с использованием уникальной научной установки (УНУ) «Экспериментальный реверсивный стан ДУО листовой прокатки с индивидуальным приводом рабочих валков» - объект научной инфраструктуры, не имеющий аналогов в РФ (https://ckp-rf.ru/catalog/usu/3206908/). 5. Результаты исследований будут использованы для создания комплекса технологий получения и обработки конструкционных металлов и сплавов повышенной прочности и пластичности для таких предприятий как АО «Уральская Сталь», ОАО «КУМЗ», ПАО «ММК», АО «Завод «МАРС». Актуальность и значимость предлагаемых исследований подтверждается запросами на разработку соответствующих технологий, а также письмами финансовой поддержки со стороны индустриальных партнеров. Отсутствие аналогичных известных работ и актуальность предлагаемого проекта обуславливают соответствие запланированных результатов мировому уровню исследований. По результатам проекта будет представлено не менее 24 докладов на научных конференциях; опубликовано не менее 50 научных статей; получено не менее 8 патентов на изобретения РФ.