Научное обоснование и создание инфраструктуры на основе использования синхротронного излучения для диагностики функционально-градиентных материалов

В ходе выполнения работ по проекту планируется проведение синхротронных и нейтронных исследований (разработок), необходимых для решения принципиально новых фундаментальных и крупных прикладных задач, в том числе: Создание условий и инфраструктуры для проведения синхротронных исследований, направленных на решение принципиально новых фундаментальных и прикладных задач в области разработки принципиально новых материалов, способов конструирования и создания объектов техники и технологий для укрепления производственной безопасности Российской Федерации за счет повышения эффективности промышленного комплекса и роста конкурентоспособности российской продукции на мировых рынках, с участием научных организаций, образовательных организаций высшего образования и представителей международного научного сообщества. Раскрытие сути физических явлений, эволюции и динамики структурных процессов на атомарном уровне при изучении основ формирования новых функционально-градиентных материалов с помощью диагностики синхротронного излучения in-situ и ex-situ. Создание станции для исследования материалов в условиях деформирования методами синхротронного излучения. Создание методики дифракционных исследований изменения микроструктуры образцов в процессе деформирования. Создание методики квазидинамической рентгеновской микротомографии внутренних повреждений деформируемой детали. Создание отечественной критически важной технологии восстановления деталей газовых турбин в энергетической и авиационной отраслях РФ в рамках программы импортозамещения. Создание полного цикла диагностики материалов на никелевой и титановой основе, полученных аддитивными методами производства в рамках восстановительного ремонта ответственных деталей газотурбинной установки (ГТУ). Разработка метода in-situ исследования эволюции фазового состава металлических и металлокерамических материалов, полученных аддитивным методом в условиях, приближенных к эксплуатационным. Исследование жаропрочности, жаростойкости (коррозионной стойкости) и определению стабильности фазового состава готового изделия. Создание метрологической методики 1Dвысокоскоростной рентгенографии процессов ударного нагружения для исследования конструкционных материалов. Создание метрологической методики регистрации малоуглового рассеяния с высоким временным разрешением для наноструктурированных материалов. Создание метрологической методики дифракционных исследований материалов в условиях квазидинамического деформирования на разрывной машине. Создание метрологической методики рентгеновской микротомографии с высоким пространственным разрешением (3х3х3 мкм) конструкционных и энергетических материалов. Создание метрологической методики определения газодинамических параметров осесимметричного течения с помощью ИИ по результатам рентгенографирования синхротронным излучением. Создание технологии контроля свойств конструкционных материалов при ударном воздействии. Создание технологии контроля качества детонационного напыления функциональных материалов на основе анализа синхротронным излучением. Создание малопараметрического уравнения состояния для полимерных в т.ч. аддитивных материалов на основе полученных экспериментальных данных, для описания поведения гетерогенного материала под действием экстремальных динамических условиях. Создание цифровых двойников (представительных объёмных элементов) металлических материалов с учётом процессов накопления повреждений, включая образование микропор и трещин. Решение указанной задачи необходимо для значительного повышения предсказательной силы компьютерного моделирования технологических процессов обработки металлов давлением, для анализа закритического деформирования материалов и конструкций, для предсказания и управления процессами накопления повреждений. Создание, калибровка и валидация цифровых двойников требует трёхмерную информацию об эволюции микроструктуры материала с высоким пространственным разрешением. Получение новых прорывных данных о деформационном поведении многокомпонентных функционально-градиентных материалов, формируемых методами проволочного электронно-лучевого аддитивного производства и фрикционной перемешивающей обработки на основе медных сплавов; о взаимодействии упрочняющих частиц различного типа и металлической матрицы при приложении нагружающего усилия в различных условиях; о процессах пластической деформации функционально-градиентных образцов на основе деформируемых, термически упрочняемых высокопрочных алюминиевых сплавов и магниевых сплавов, полученных методом сварки трением с перемешиванием, в том числе с применением активного жидкостного охлаждения зоны сварки; об организации структурно-фазового состояния зоны перемешивания, зоны термического и термомеханического влияния после сварки сплавов авиационного и ракетно-космического назначения. Получение экспериментальных данных о морфологии и структуре никель- и титансодержащих сплавов, композитов на их основе и металлокерамики на основе титана и бора методами электронной микроскопии. Проведение подготовки специалистов в области разработки, проектирования и строительства источников синхротронного и нейтронного излучения, а также научных кадров для проведения синхротронных и нейтронных исследований (разработок) в целях получения результатов мирового уровня», в том числе: Разработка и реализация на базе Новосибирского государственного университета, имеющего соответствующий опыт и необходимые лицензии, программу дополнительного профессионального образования «Использование синхротронного излучения для решения задач материаловедения». Программа будет включать 72 академических часа, из них не менее 36 часов аудиторной работы. Будет подготовлено не менее 45 научных кадров. Организация конкурса молодежных проектов по тематике «Рентгеновские, синхротронные, нейтронные методы для решения задач материаловедения», ориентированного, главным образом, на аспирантов институтов СО РАН и студентов, обучающихся на профильных направлениях подготовки в НГУ. Разработка программы «Школа молодых ученых по синхротронным методам исследования в материаловедении», и проведение не менее 24 академических часов контактной работы с участниками Школы в формате лекционных и практических (мастер-классы) занятий с количеством не менее 80 участников.