Выполнены исследования изменения структуры и свойств в зоне термического влияния высокопрочной стали марки E690 в зависимости от уровня погонной энергии при сварке. Даны рекомендации по выбору режимов сварки для предотвращения деградации свойств сварных соединений.

Исследовано поведение газов на этапах производства высокопрочной корпусной стали, изготовленной с применением комплексного материала с РЗМ и стандартной технологии с модифицированием стали феррокальцием. Модифицирование высокопрочной корпусной стали комплексными сплавами с РЗМ и кальцием позволяет значительно снизить содержание водорода в металле. Показано, что содержание азота в стали при использовании каждого из опробованных способов модифицирующей обработки повышается начиная с жидкого металла на разливке вплоть до готовых листов. Содержание кислорода независимо от метода модифицирующей обработки возрастает в жидком металле, включая разливку, после чего существенно снижается в металле слябов и листов.

В представленной работе впервые опробован подход твердофазного легирования многокомпонентной системы применительно к эквиатомной смеси из однофазных порошков Al, Ni, Co, Fe и Cr и микроплазменное напыление покрытий на их основе. Установлено, что в процессе механохимического синтеза образуется композиционный порошок, представляющий собой округлые конгломераты системы «5ме», гранулометрическим распределением от 10 до 110 мкм. Исследования структуры и свойств покрытий показали формирование градиентов микротвердости и элементного состава, однако однородность возрастает с увеличением продолжительности механосинтеза. В покрытиях после механохимического синтеза композиционного порошка в течение 15 мин образуются Fm3m, Im3m и Pm3m фазы, поры располагаются по границам сплетов (пористость 4,8%), в распределении микротвердости удалось выделить две области со значениями микротвердости 600 и 300 HV (менее 10%) со средним отклонением 7%, адгезия к стальной подложке составила 54 МПа.

Приведены результаты разработки оптимального состава прецизионного сплава на медно-никелевой основе, из которого путем высокоскоростного механосинтеза получены композиционные порошки, поверхность которых плакирована диборидом титана, обладающего высокой микротвердостью. Из полученных таким образом композиционных порошков с помощью высокоскоростного напыления на установке холодного газодинамического напыления ДИМЕТ-3 изготовлены функциональные покрытия. Полученные покрытия имеют высокую микротвердость (24–26 ГПа) и длительный срок эксплуатации (10000 ч) в широком диапазоне положительных и отрицательных температур (от –196 до 720–750°С).

Представлены результаты исследования возможности получения высокоэнтропийного сплава CoCrFeNiMnNх методом селективного лазерного сплавления. Порошки высокоэнтропийного сплава CoCrFeNiMnNх (с расчетным содержанием азота х 0,1, 0,2 и 0,5 мас.%) получали методом механического легирования с последующей плазменной сфероидизацией. Процесс компактирования сплавов селективным лазерным сплавлением и их механические свойства исследовали при комнатной и криогенной температурах. При снижении температуры механические свойства сплавов с содержанием азота 0,1 и 0,2 мас.% повышаются соответственно: условный предел текучести – на 27,2 и 63,3%, предел прочности – на 30,8 и 52,7%.

В НИЦ «Курчатовский институт» проводится работа по созданию антимикробных нанокомпозитов, содержащих биогенное коллоидное наносеребро (NPsAg). Биогенные NPsAg получены микробным синтезом с использованием клеток бактерий и раствора AgNO₃ в жидкой и сухой препаративных формах. Для защиты подводных объектов от биообрастания разработан состав, включающий комплексные хелатные соединения переходных металлов Cu, Zn и биогенные NPsAg. Хелаты Cu, Zn синтезированы реакцией комплексообразования, антимикробная активность которых возрастает с введением NPsAg. Установлено, что NPsAg сохраняют стабильность и биоцидный эффект при длительном нахождении в морской воде, что важно для эксплуатации в составе противообрастающих покрытий. Разработана технология введения биоцидных NPsAg в состав полимерных нетканых материалов и ионообменных смол различных типов.

Настоящая работа посвящена обзору исследований, рассматривающих влияние низких и сверхнизких температур на свойства полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) и композитов на его основе. В рассмотренных исследованиях описываются изменения физико-механических, термомеханических, термических и трибологических свойств ПЭЭК при низких температурах, а также влияние различных наполнителей на изменение этих свойств. В приведенных в настоящем обзоре работах анализируются возможности, перспективы и ограничения применения ПЭЭК в условиях постоянного или временного воздействия низких температур. Понимание тенденций, описанных в представленных исследованиях, может помочь при моделировании свойств различных композитов на основе ПЭЭК и проектировании изделий, предназначенных для применения при пониженных температурах.

Работа посвящена исследованию физико-механических свойств и триботехнических характеристик новых гибридных антифрикционных полимерных композиционных материалов (ПКМ). Исследовано влияние состава гибридных тканей на физико-механические свойства и триботехнические характеристики гибридных ПКМ. Показано, что новые гибридные антифрикционные материалы не уступают по характеристикам антифрикционным углепластикам и превосходят их по некоторым показателям.

Представлен метод получения лент термопластичного препрега на основе однонаправленного углеродного волокна с низким модулем упругости марки UMT42S-3K-EP методом пропитки из водной суспензии полимера. Исследован гранулометрический состав исходных мелкодисперсных компонентов и их смесей после стадии измельчения и смешения, а также изучена их структура методом РЭМ-микроскопии и РСМА-анализа. На основании теории взаимодействия частиц на поверхности твердое вещество – жидкость были приготовлены образцы суспензий на основе полиэфирэфиркетона (PEEK), стабилизированного анион- и катионактивными поверхностно-активными веществами (ПАВ). Для реализации технологии пропитки углеродного волокна полимерной суспензией с постоянным поддержанием взвеси полимера разработан лабораторный узел УПС-5-50-2Л и внедрен в установку для пропитки ТМА-600. Полученные лабораторные образцы термопластичных лент исследованы методами СЭМ-микроскопии и РСМА-анализа, а также определено соотношение полимер – армирующий материал.

Показано, что применение ПАВ позволяет значительно снизить гидрофобность PEEK для его стабилизации в водном растворе. Разработанный узел пропитки в составе линии ТМА-600 позволяет реализовывать технологию получения тонких однонаправленных лент препрега с содержанием полимера в волокне до 46,8%. Установлено, что концентрации катионактивного ПАВ до 2 мас.% достаточно для обеспечения смачиваемости поверхности PEEK.

Получены композиционные материалы на основе промышленного полибутилентерефталата и вторичного полиэтилентерефталата. Исследованы основные физико-механические свойства полученных композитов. Обнаружено, что данные полимеры совмещаются и образуют однородную систему при определенных их соотношениях. Установлено оптимальное количество вторичного полиэтилентерефталата, которое можно вводить в полибутилентерефталат с сохранением его основных физико-механических свойств.

Рассмотрены методы обессоливания (опреснения) воды с высоким содержанием минеральных веществ, а также проблема образования накипи и коррозии в теплотехническом оборудовании. Вода часто используется для водоснабжения теплотехнического оборудования, и содержащиеся в ней соли приводят к снижению его эффективности и даже выходу из строя. Представлен экспресс-метод накипеобразования, позволяющий проводить оценку влияния модифицирующих добавок на противонакипные свойства защитного полимерного покрытия. Процесс образования отложений в реальных аппаратах с реальными средами достаточно длительный, и получение результата, пригодного для оценки, может растянуться на годы. В предлагаемой установке образование накипных отложений на подложке происходит за 2 ч. Метод заключается в экспонировании латунной пластины с нанесенным защитным полимерным покрытием в экспериментальной лабораторной установке, обеспечивающей условия, схожие с условиями работы теплообменного оборудования при неизменном составе минерального раствора, с последующим анализом состава покрытия и отложений карбонатов. Анализ заключается в определении толщины образовавшегося слоя накипи на модифицированном и немодифицированном покрытиях, определении элементного состава этих отложений, а также оценке равномерности их распределения.

Представлена методология научно обоснованной концепции совершенствования технологий производства и ремонта судовых конструкций на основе комплексного применения современных технологий, источников питания и перспективных отечественных сварочных и наплавочных материалов. Предлагаемый методологический подход сформирован в соответствии с принятой стратегией научно-технологического развития Российской Федерации. Повышение эффективности отечественного промышленного производства неразрывно связано с развитием технологий сварки и родственных процессов для получения высокопрочных неразъемных соединений при производстве и ремонте быстроизнашивающихся изделий и конструкций ответственного назначения. Дано обоснование выбора наиболее эффективных путей совершенствования технологий производства и ремонта судовых конструкций, а также техники портовой инфраструктуры на основе комплексного применения перспективных технологий их производства, ремонтно-упрочняющих обработок высоконагруженных изделий, современных источников питания и отечественных сварочных и наплавочных материалов.

При сварке титановых псевдо-β-сплавов на итоговые характеристики сварного соединения оказывает влияние температурный цикл в связи с вероятностью образования охрупченного малопластичного состояния металла в отдельных зонах термического влияния. С целью предотвращения неблагоприятного термического воздействия на металл конструкции используется сварка через предварительную наплавку. В связи с этим возникает задача экспериментального и расчетного исследования распределения температурного поля в процессе сварки титанового псевдо-β-сплава через наплавку различной толщины. Для расчетного моделирования сварки был использован программный продукт ANSYS Workbench. Сопоставление экспериментальных и расчетных результатов продемонстрировало хорошее совпадение распределения температурных полей в зоне термического влияния сварного соединения.

Исследованы структура и свойства высокопрочных паяных соединений титановых сплавов различного типа (ПТ-3В, ВТ6, ВТ6С, ВТ20 и ВТ22). Определены оптимальные параметры диффузионной пайки для получения неразъемных соединений, равнопрочных основному металлу. На примере титанового (α+β)-сплава переходного класса ВТ22 описан усовершенствованный способ пайки высоколегированных титановых сплавов через титановую прослойку с применением аморфного припоя ленточного типа, обеспечивающий прочность соединений на уровне 1000 МПа.

Изучено влияние ультразвуковых колебаний на структурно-фазовый состав и износостойкость доэвтектического и заэвтектического наплавочных сплавов системы Fe–Cr–Ni–Mn–Mo–Ti–Nb–C. Колебания вводили в сварочную ванну с помощью присадочной порошковой проволоки в процессе электродуговой наплавки плавящимся электродом. Выполнены металлографические исследования сплавов, микрорентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализы. Образцы сплавов испытаны на стойкость к газоабразивному изнашиванию, а также изнашиванию через абразивную прослойку при нормальной и повышенной до 600°С температуре. Установлено, что акустическая обработка сварочной ванны, по-разному влияя на структуру сплавов рассматриваемой системы легирования, может обусловливать как снижение, так и увеличение износостойкости сплавов.

Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик и механизмов разрушения аустенитной стали 10Х18Н9, облученной при 400°С до повреждающей дозы около 15 сна. В условиях одноосного растяжения гладких цилиндрических образцов и цилиндрических образцов с кольцевым надрезом в диапазоне температур от 20 до 500оС получены характеристики разрушения и выполнен анализ основных мод разрушения испытанных образцов методом сканирующей электронной микроскопии с акцентом на специфический механизм разрушения облученных аустенитных сталей – канальное разрушение. На основании выполненных исследований определен температурный диапазон реализации канального разрушения и установлены основные его особенности. В температурном диапазоне канального разрушения наблюдается значительное уменьшение деформационного упрочнения, что обусловлено канальным (локализованным) деформированием в облученной стали, которое является необходимым условием для реализации канального разрушения. Выполнена оценка вкладов различных мод разрушения в зависимости от трехосности напряженного состояния и температуры испытаний. Показано, что доля площади поверхности канального разрушения относительно площади всей поверхности разрушения увеличивается с увеличением трехосности. Исследован рельеф областей канального разрушения и поверхностей внутризеренных фасеток канального разрушения. На поверхностях этих фасеток выявлены выходы вторичных деформационных каналов, которые расположены регулярно через 1–2 мкм. Полученные результаты использованы для разработки модели и критерия канального разрушения, которые представлены во второй части настоящей работы, а также для верификации предложенного критерия.

На основе экспериментальных результатов, представленных в первой части настоящей работы, предложена модель и сформулирован критерий канального разрушения облученной аустенитной стали. Предложенные модель и критерий включают механизм зарождения микротрещин в плоскости канального деформирования в результате пересечения с вторичными каналами и механизм роста микротрещин путем сдвига. Предложенная модель и сформулированный критерий зарождения микротрещины в плоскости деформационных каналов объясняет причину канального разрушения в облученных ГЦК-материалах и его отсутствие в облученных ОЦК-материалах, хотя канальное деформирование наблюдается в обоих типах материалов. Предложена процедура определения параметров критерия по результатам испытаний стандартных цилиндрических образцов и цилиндрических образцов с кольцевым надрезом при одной температуре в температурном диапазоне канального разрушения. При использовании экспериментальных результатов, представленных в первой части настоящей работы, получены численные значения параметров критерия. Для облученной аустенитной стали 10Х18Н9 выполнена верификация критерия канального разрушения путем сопоставления экспериментальных и расчетных значений критической деформации для образцов с различной трехосностью напряженного состояния, а также для образцов, испытанных при различных температурах.