Развитие физико-химических основ создания металлических конструкционных и функциональных материалов с заданными комплексами механических, коррозионных и специальных эксплуатационных свойств

1. Будут предложены принципы легирования, термической и термопластической обработки ультрапрочных конструкционных сталей , обеспечивающие сочетание высокой прочности, пластичности и вязкости. Будут установлены закономерности влияния концентрации азота, и других легирующих элементов, а также термической и деформационной обработки на прочностные и вязкостные свойства азотсодержащих аустенитных сталей. Будут решаться задачи по выплавке, проведению термической обработки, определению механических свойсв и исследованию структуры новой высокопрочной экономнолегированной коррозионностойкой мартенситной стали со сверхравновесным содержанием азота, Будут проведены рассчеты путей термического расширения ТПФ с помощью квантово-механических расчетов, с применением модели Дебая – Грюнайзена и фононных расчетов. Изучение физико-химических процессов формирования композиционных материалов, армированных НГФ/наноалмазными частицами при спекании в условиях высоких давлений и температур. Определение структурного состояния конструкционных материалов и взаимосвязь с их свойствами в нагруженном состоянии с помощью метода фотометрический анализа структурных изображений. Комплексное изучение трибологического поведения синтезированных компактов с прослеживанием корреляций коэффициента трения с характеристиками рельефа поверхности, проводимостью и фазовым составом образцов с выявлением механизма снижения коэффициента трения. Изучение влияния состава формируемой в процессе скольжения твердой смазки на трибологические свойства образцов. Оптимизация (с учётом полученных ранее данных) химического состава и конструкции мишеней, условий их магнетронного распыления с целью получения плёнок с нанокомпозитной структурой αFe+ TiB2 и αFe+ R2O3; изучение статических магнитных свойств полученных плёнок, измерение механических свойств плёнок αFe+ TiB2 . 2. Задача установить зависимость совместного влияния легирования и деформации на микроструктуру и механические свойства сплавов; Определить возможность дополнительного упрочнения деформированных алюминиевых и магниевых сплавов путем термической обработки старением; Подобрать оптимальные составы сплавов с наилучшими свойствами, а также обеспечивающие их режимы деформационной и термической обработок. 3. Изучить строение и свойства различных видов исходных материалов (порошки, гранулы, слитки) для получения методом плазменной сфероидизации прекурсоров, предназначенных для аддитивных технологий. Изучить влияние состава, характера распределения компонентов в исходных порошках сплавов на основе систем Ru-Al, Ni-Al-Cr, Fe-Cr-Al на характер изменения их строения на различных этапах получения композиций в виде округлых гранул-прекурсоров. Изучить структуру и фазовый состав высокоазотистой (0,57% N) коррозионностойкой стабильно аустенитной Cr-Mn-Ni-Mo-N(Nb,V) литейной стали в литом и термически обработанном состоянии. Изучить влияние химического, фазового состава, микро и макроструктуры данной стали на её хладостойкость и прочность в широком интервале температур, включая криогенные. Исследование изменений в кристаллографической текстуре и эволюции микроструктуры в ходе деформации сплава 1420 в условиях сверхпластичности. Установление вкладов внутризёренного скольжения и скольжения по границам зёрен в сверхпластическое течение. 4. Для выполнения целей исследования необходимы экспериментальные исследования характеристик локального деформированного состояния, механических, физических свойств и реальной поврежденности конструкционных материалов на различных стадиях процесса разрушения, в том числе, полимерного композиционного и металлического материала, полученного по аддитивной технологии. 5. Создание основ опытной технологии литья с воздействием акустических полей на кристаллизующийся расплав при получения алюминиевых конструкционных материалов. Создание технологической установки, определение физико-химических и технологических параметров процесса зонной плавки для получения стержней с повышенными свойствами. 6. Повышение температуры термической обработки сопровождается повышением скорости, и таким образом, эффективности диффузионных процессов в твердых телах. При переходе вещества в полужидкое состояние коэффициенты диффузии элементов в алюминии существенно возрастают. В двухкомпонентной системе Al-Cu для заэвтектических составов равновесной диаграммы состояния интервалы кристаллизации увеличиваются с возрастанием концентрации меди, что позволяет проводить термическое воздействие на сплав в жидкотвердом состоянии, которое, при возрастании активности диффузионных процессов, может увеличить степень воздействия на размеры и морфологию интерметаллида Al2Cu . При умеренно высоком давлении следует учитывать барический сдвиг температуры солидус сплавов, который позволяет проводить баротермическое воздействие при более высокой температуре по сравнению с термической обработкой при атмосферном давлении.