Определены температурно-деформационные условия протекания динамической и статической рекристаллизации среднеуглеродистой стали, микролегированной титаном, бором, ванадием и ниобием, в процессе горячей деформации со скоростью 1 с^–1. Установлено, что в условиях горячей прокатки ниобий в стали препятствует завершению динамической рекристаллизации, а при температурах ниже 970°С резко замедляет статическую рекристаллизацию в паузах между последовательными обжатиями.

Представлены результаты исследования структуры, работы удара и трещиностойкости имитированной зоны термического влияния низкоуглеродистой низколегированной стали с гарантированным пределом текучести 420 МПа на участках крупного зерна и полной перекристаллизации. Моделирование термических циклов сварки выполнено на комплексе Gleeble 3800.

Рассмотрен способ повышения хладостойкости конструкционных сталей ферритно-перлитного класса. Установлено, что на хладостойкость термоулучшенной стали марки 09Г2С положительное влияние оказывает процесс программного упрочнения, совмещенный с дополнительным среднетемпературным отпуском. Определены механические свойства стали марки 09Г2С до и после дополнительного среднетемпературного отпуска. Показано, что новая технология позволяет сместить критическую температуру хрупкости, определенную по критерию энергоемкости разрушения, на 15°C в область более низких температур и при этом повысить более чем в 3 раза ударную вязкость стали 09Г2С при температуре минус 90°C без изменения ее прочностных свойств.

Приведены результаты исследования структуры стали типа 15Х2МФА на различных участках сварного соединения, выполненного без термической обработки с применением малоуглеродистой наплавки. Показано наличие в малоуглеродистой наплавке трех зон, различающихся содержанием химических элементов, переходящих из основного металла в наплавленный, а также склонностью к образованию закалочных структур при сварке. Разработаны мероприятия, позволяющие повысить прочность монтажных сварных соединений.

Исследованы химический состав, структура и механические свойства жаропрочного никелевого сплава марки ЭП648, полученного разными способами: деформацией, литьем по выплавляемым моделям и селективным лазерным сплавлением. Показано, что деформированный материал характеризуется низкой пористостью, повышенными ударной вязкостью и пластичностью, литой – имеет более крупное зерно, высокий уровень длительной прочности и малоцикловой усталости, а для материала, полученного методом селективного лазерного сплавления, характерны повышенное содержание кислорода и азота, наличие мелкозернистой структуры с сильно выраженной разнозернистостью и наследственностью, а также повышенная кратковременная прочность.

Известно, что при затвердевании расплавов под воздействием внешних факторов в заготовках формируется мелкозернистая структура, что способствует улучшению механических характеристик готовых металлоизделий. Получение длинномерных профилей с высоким уровнем механических свойств за короткий производственный цикл – сложная междисциплинарная задача, имеющая важное прикладное значение. В работе представлены результаты исследований свойств изделий из алюминиевого сплава В95, полученных способом непрерывного вертикального литья, совмещенного с деформацией в твердожидком состоянии в процессе затвердевания. Приведена схема устройства, реализующего такой процесс совмещения, рассмотрена его работа. Дано описание способа получения плоских заготовок, подготовки образцов для исследования механических характеристик и микроструктуры заготовок.

Как показали исследования, полученные металлоизделия имеют мелкозернистую структуру с плотным направленным расположением дислокаций. Границы зерен являются широкими, неровными, состоящими из сеток и дислокационных сплетений. Тонкая направленная дислокационная структура формируется в кристаллизаторе устройства в процессе затвердевания расплава и обеспечивает повышение механических характеристик металлоизделий без дополнительных процедур обработки. В готовых металлоизделиях отсутствуют дефекты усадочного происхождения. Показана возможность за короткий производственный цикл со сниженными силовыми затратами получения длинномерных металлоизделий с высокими механическими характеристиками.

Рассмотрена взаимосвязь первого и второго законов термодинамики на основе их энергетической сущности. Отмечено, что процессы, описываемые вторым законом термодинамики, зачастую протекают скрыто внутри системы, что затрудняет их обнаружение. Тем не менее, даже при идеальном смешении происходит увеличение внутренней энергии системы, численно равное увеличению свободной энергии. Наибольший вклад в изменение величины свободной энергии вносит энтропия смешения, имеющая энергетический смысл. Энтропия смешения может совершать работу, что подтверждается в частности осмотическими процессами.

Проведено технико-экономическое обоснование и разработаны научно-технические принципы создания технологии производства бурового инструмента, оснащенного алмазно-твердосплавными режущими элементами российского производства. Представлены результаты разработанных ФГБНУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» (ФГБНУ ТИСНУМ) технологических процессов производства алмазно-твердосплавных пластин (АТП), предназначенных для работы в различных условиях бурения. Показана возможность получения АТП с дифференцированными физико-химическими и эксплуатационными характеристиками, обусловливаемыми физикомеханическими свойствами горных пород, особенностями конструкции скважин и другими условиями бурения. Проведен комплекс исследований физико-механических свойств АТП, их связи со структурно-технологическими факторами и эксплуатационными характеристиками долот. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний долот, оснащенных резцами производства ФГБНУ ТИСНУМ, на объектах ПАО «Газпромнефть». Показано, что организация промышленного производства АТП и буровых долот премиум-класса позволит обеспечить потребности российской нефтегазодобывающей отрасли, полностью ликвидировать импортозависимость, а к 2025 г. занять 25–30% мирового рынка бурового инструмента и оборудования.

Представлены результаты исследований оптических и электромагнитных свойств электрохромных нанокомпозитных пленок WO₃/rGO, полученных механическим распылением дисперсного раствора на водной основе с частицами WO₃/GO и термообработкой (отжигом) при температуре 300°С в инертной атмосфере аргона в течение 24 ч, в результате чего образовалась электропроводная фаза восстановленного оксида графена rGO и кристаллическая WO₃.

Приведены результаты разработки технологии получения плакированного порошка и покрытий на его основе. На примере композиции сталь Гадфильда – порошок алюминия показана возможность получения плакированного порошка с использованием высокоскоростного механосинтеза в дезинтеграторных установках.

Исследованы особенности получения наноструктурированных композиционных покрытий с высокой микротвердостью при использовании агломерированных порошков системы сплав Х20Н80 – карбид вольфрама, изготовленных с помощью высокоскоростного механосинтеза. Изучены свойства полученных функциональных покрытий, нанесенных двумя способами напыления: сверхзвуковым холодным газодинамическим и микроплазменным.

Определены условия получения износостойкого покрытия Ni–40%W методом электрохимического осаждения и изучена стабильность работы электролита в этих условиях. Исследовано влияние температуры и плотности тока на осаждение сплава Ni–W из цитратного электролита и установлен оптимальный режим его нанесения. Предельная продолжительность эксплуатации электролита установлена по зависимости выхода по току для сплава Ni–W от количества пропущенного электричества. Обоснована необходимость применения мембранных электролизеров при осаждении никельвольфрамовых покрытий.

Изучена возможность достижения высокой электропроводности сухого скользящего электроконтакта за счет применения контртела из молибдена. Обнаружено, что металлы Cu и W не способны формировать скользящий электроконтакт с высокой износостойкостью при плотности тока выше 100 А/см2 . Рентгеновским фазовым анализом было показано отсутствие окислов в зоне скольжения при использовании цветных металлов. Это обусловило их сильный износ и низкую электропроводность контакта. Характеристики контактов металлов, содержащих железо, были не намного лучше характеристик контактов цветных металлов из-за слабой адгезии, но в зоне контакта этих образцов наблюдалось образование FeO, что позволяло уменьшить износ. Тем не менее, исследования показали, что высокая электропроводность при скольжении с токосъемом по молибдену недостижима.

Рассмотрены основные критерии классификации гибридных полимерных композиционных материалов на основе волокнистых наполнителей. Проанализированы их отличительные особенности, приведены примеры создания гибридных ПКМ, рассмотрен опыт ФГУП «ВИАМ» в создании гибридных ПКМ.

Рассмотрены подходы и требования к определению характеристик пожаробезопасности полимерных композиционных материалов (ПКМ) в судостроительной отрасли. Представлены экспериментальные данные по определению таких характеристик на примере трехслойного полимерного композиционного материала и стеклопластика несущих слоев. Определена необходимость разработки отечественной нормативной документации по корректным требованиям к проведению испытаний многослойных ПКМ и интерпретации данных.

В результате моделирования и экспериментальных исследований были получены значения основных характеристик деформации структуры углеродной ткани. Экспериментальные данные были обработаны по стандартным методикам Государственной системы обеспечения единства измерений. Сравнение прогнозируемых и экспериментальных данных показало достаточно высокое качество разработанной механико-аналитической модели деформации структуры ткани.

Представлены результаты исследования процессов коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) малоуглеродистых низколегированных сталей. Показано, что использование вихретокового метода позволяет проводить оценку тонких изменений структуры, связанных с процессами зарождения трещин КРН. Приведены зависимости времени инкубационного периода КРН от предела макроупругости σ0. Отмечено, что при повышении значения σ0 увеличивается время до образования первой трещины, что может быть объяснено изменением начала микропластического течения в материале. На основании экспериментальных данных получена аналитическая зависимость времени инкубационного периода КРН от предела макроупругости (погрешность расчетов не превысила 10%). Предложен параметр для оценки состояния материала, подверженного КРН, позволяющий по данным вихретоковых измерений зафиксировать прохождение стадий накопления микроповреждений и момент исчерпания значительной части ресурса материала до появления множественных поверхностных макротрещин.

Исследованы аспекты развития коррозионных процессов в условиях конденсации влаги в газовой фазе в присутствии диоксида углерода, которые приводят к образованию локальных повреждений стали на объектах добычи газа. Разработана и опробована методика проведения коррозионных испытаний сталей в таких условиях. Проанализированы причины локальной коррозии и степень коррозионного воздействия конденсации влаги на сталь в углекислотной среде. Установлено, что при перепаде температур происходит конденсация большего количества влаги на поверхности стали, что приводит к увеличению скорости как общей, так и локальной коррозии. Повышенная локализация коррозионных процессов в условиях конденсации влаги и присутствия СО2 становится причиной того, что показатель глубины коррозии стали намного выше, чем общая скорость коррозии. При оценке коррозионной агрессивности сред с конденсацией водной фазы следует учитывать показатели скорости коррозии, связанные с глубиной коррозионных повреждений. По результатам испытаний определено, что степень локализации коррозии в условиях конденсации влаги для образцов, вырезанных из сварного шва, выше, чем для образцов, вырезанных из основного металла.