Ускоренное охлаждение высокопрочных сталей непосредственно после горячей прокатки эффективно с экономической точки зрения, так как позволяет исключить их закалку с печного нагрева. Однако после такой обработки материал обладает структурными особенностями, которые требуют специального анализа. В частности, после закалки с прокатного нагрева (ЗПН) могут наблюдаться полосы грубой бейнитной структуры, вызывающие снижение ударной вязкости. Для выявления зависимости таких эффектов от особенностей деформации аустенита методом EBSD были проанализированы локальные текстуры, которые с учетом межфазных ориентационных соотношений позволяют восстановить исходные текстуры γ-фазы. Согласно полученным результатам, неблагоприятные структурные неоднородности возникают после ЗПН из-за чрезмерного наклепа аустенита на финальной стадии прокатки, но могут быть устранены с помощью печной закалки.

На основании выявленных методами современного физического материаловедения закономерностей формирования структуры, фазового состава, дефектной субструктуры и свойств дифференцированно закаленных 100-метровых рельсов на различной глубине (до 10 мм): в головке рельсов по центральной оси и по оси симметрии выкружки в исходном состоянии и после различных сроков экстремальной эксплуатации (пропущенный тоннаж 691,8 и 1411 млн. т брутто) выполнен количественный сравнительный анализ механизмов упрочнения поверхностных слоев рельсов. Оценены вклады в упрочнение, обусловленные трением решетки матрицы, внутрифазными границами, дислокационной субструктурой, присутствием карбидных частиц, внутренними полями напряжений, твердорастворным упрочнением перлитной составляющей структуры стали.

При проведении ударных испытаний защитных стекол с применением шариков, изготовленных из подшипниковой стали ШХ15, зафиксированы неединичные случаи их разрушения. В работе была решена задача по определению причин их разрушения. Методами фрактографического и металлографического анализов, измерения твердости и микротвердости исследовано состояние материала. В структуре металла всех шариков критических дефектов типа флокенов, раковин и микротрещин обнаружено не было, но выявлено наличие мелкоигольчатого мартенсита с избыточными карбидами. Установлено, что обнаруженные структурные особенности приводят к повышению твердости материала, снижению пластичности и появлению склонности к хрупкому разрушению. По результатам оценочных расчетов коэффициента пластичности, для предотвращения хрупкого разрушения шариков и обеспечения запаса пластичности стали ШХ15 при высоких ударных нагрузках необходимо ограничить максимальную твердость материала HV критическим значением 5,70 ГПа (54 HRC), соответствующим коэффициенту пластичности δ_Н = 0,8.

Исследована структура деформированных полуфабрикатов (поковок) из титановых сплавов систем Ti–Al–Zr + 0,15%Ru, Ti–Al–V–Mo + 0,15%Ru, Ti–Al–V–Cr–Fe–Mo + 0,15%Ru. Представлены основные механические свойства, микроструктура, результаты локального элементного и фазового анализов, полученных с использованием рентгеноспектрального микроанализа и дифракции обратно рассеянных электронов, а также модель влияния рутения на повышение коррозионной стойкости титановых сплавов различных классов.

Рассмотрен способ повышения механических свойств никелевых монокристаллических сплавов марок СЛЖС5-ВИ и ЖС32-ВИ, используемых для лопаток газовых турбин, путем программного упрочнения, совмещенного со старением. Определены механические свойства сплавов после гомогенизации, закалки и старения, совмещенного с программным упрочнением.

Разрушение изделий вследствие периодически повторяющихся нагревов в процессе эксплуатации – серьезная проблема современной техники. Однако в последние годы исследования этого явления, именуемого термической усталостью материалов практически не проводятся. Роли термической усталости в повреждении изделий стали придавать второстепенное значение. Особенно это относится к металлофизическим исследованиям природы субструктурных изменений на различных этапах процесса, которые в конечном итоге и приводят к разрушению.

Исключение составляют металлографические исследования, которые систематически выполняют в ходе термоциклических испытаний с использованием плоских образцов корсетной формы в НПО «ЦКТИ им. И. И. Ползунова». Исследования термической усталости осуществляют посредством термоциклических испытаний. Они служат для получения исходных данных для последующих расчетов ресурса изделий. Чтобы выяснить пригодность корсетных образцов для исследования термической усталости, был предпринят анализ опубликованных данных, которые содержат информацию о появлении трещин в ходе циклических нагревов. Анализ опубликованных результатов испытаний корсетных образцов представлен на примере данных жаропрочного сплава ЖС32 как наиболее полных среди всех имеющихся. Выявлено, что при использованных термических режимах испытаний трещины, даже магистральные, появляются в первых же циклах испытаний. Это происходит, вероятно, из-за чрезмерно большой пластической деформации в цикле, в результате чего стадия накопления повреждений почти полностью исчезает, а материал оказывается в состоянии, благоприятном для зарождения трещин.

Расчет пластической деформации в цикле подтвердил выдвинутое предположение. При этом было установлено, что деформация центральной части образца осуществляется его же заплечиками, жестко стесненными односторонне захватами. Результаты расчета показали, что испытания корсетных образцов позволяют существенно расширить диапазон варьирования пластической деформации в цикле и приблизиться к происходящему в реальных изделиях. В связи с этим испытания с применением корсетных образцов рекомендуются как метод исследования термической усталости.

Представлены результаты исследований, направленных на расширение номенклатуры отечественных композиционных порошковых материалов для газотермического напыления покрытий с высоким уровнем эксплуатационных характеристик для работы в энергетической отрасли машиностроения. Приведены экспериментальные данные по синтезу наноструктурированных порошков на основе титановой матрицы, армированных керамическими нанопорошками. Исследованы некоторые свойства напыляемых покрытий.

В целях обеспечения российской лакокрасочной промышленности экономичным отечественным сырьем проведены исследования для разработки люминофорного пигмента, себестоимость производства единицы объема которого не должна превышать стоимости аналогичного объема красителей традиционных видов, а для этого пигмент должен производиться исключительно из отечественного сырья. В качестве оптимального сырья были выбраны сульфиды. Выбор обусловлен двумя факторами: достаточно простая технология и возможность использования в качестве сырья отхода химического производства, а именно фосфогипса. Рассмотрены суть и теория метода получения из фосфогипса люминофорного пигмента, а также технологические особенности его получения

Представлены результаты исследования экспериментальных углепластиков на основе термореактивного PMR-полиимидного связующего. Проведены исследования термостойкости углепластиков и определены их упругопрочностные характеристики при температурах до 320°С. Показана принципиальная возможность изготовления углепластиков из препрегов на PMR-полиимидном связующем, полученных как по расплавной, так и по растворной технологиям. Углепластики, изготовленные из двух типов препрегов, обладают высокой температурой стеклования: 364°С (расплав) и 367°С (раствор) с сохранением этого параметра на уровне 97% после выдержки в кипящей воде, а также примерно одинаковым (86–97%) уровнем сохранения упругопрочностных свойств при температуре 300°С.

Представлены результаты испытаний образцов углепластика ВС-51/ВТкУ-2.200 на прочность при сжатии при повышенных температурах по различным стандартам, и проведен анализ полученных результатов. Углепластик показал высокую теплостойкость и сохранение прочности. Оценка влияния толщины образцов и размера рабочей зоны при испытаниях позволила подобрать стандарт, технологическую оснастку и параметры испытаний образцов высокотемпературных углепластиков на сжатие. Углепластик ВС-51/ВТкУ-2.200 представляет интерес для использования в деталях авиационных конструкций с повышенными требованиями к теплостойкости.

Применение локальных критериев хрупкого разрушения для прогнозирования трещиностойкости низколегированных сталей является в настоящее время общепризнанным подходом. В работе анализируется возможность их использования для исследования металла листового проката опытных плавок высокопрочной низколегированной стали с пределом текучести около 1000 МПа, структурное состояние которой было исследовано ранее. Испытаны цилиндрические образцы с кольцевым надрезом трех типов, различающихся напряженно-деформированным состоянием в нетто-сечении. Установлено, что использование наиболее простой формулировки такого критерия в виде энергетического условия распространения микротрещины через структурные барьеры – большеугловые границы зерен – дает приемлемые результаты для образцов с надрезом из металла с различным размером зерен и позволяет связать эти результаты с трещиностойкостью исследованных материалов.

Представлена программа исследований металла (сталь 08Х18Н10Т) элементов ВКУ реактора ВВЭР-440 энергоблока № 3 Нововоронежской АЭС, остановленного после 45 лет эксплуатации. Выполнен отбор высокооблученных фрагментов (трепанов) из различных зон выгородки и сегмента корзины реактора.

Для металла (сталь марки 08Х18Н10Т) трепанов, вырезанных из внутрикорпусных устройств энергоблока № 3 НВОАЭС, на основе экспериментально измеренной удельной активности изотопов ⁵⁴Mn и ⁵⁸Co определены параметры радиационной нагрузки: плотность потока и флюенс быстрых нейтронов, а также повреждающая доза. Кроме того, проведена оценка точности расчета этих параметров с использованием программного средства КАТРИН-2.5.

Методами просвечивающей электронной микроскопии, растровой электронной микроскопии, а также методом атомно-зондовой томографии проведены исследования радиационно-индуцированных составляющих структуры металла (сталь марки 08Х18Н10Т) фрагментов выгородки реактора энергоблока № 3 НВОАЭС после эксплуатации в течение 45 лет. Фрагменты отличались повреждающей дозой (от 14 до 43 сна) и температурой облучения (от 285 до 315°С). Определены плотность и размеры карбидов и карбонитридов титана, дислокационных петель, пор, радиационно-индуцированных сегрегаций и наноразмерных преципитатов. Оценен вклад структурных составляющих в радиационное упрочнение металла.

Исследовано изменение природного состава титана под влиянием облучения нейтронами энергией 0,1 МэВ. Процесс облучения сопровождается образованием водорода, радиоактивного скандия и гамма-квантов с энергией 889 и 1120 кэВ. Изменение природного состава титана, образование водорода и наличие гамма-квантов следует учитывать при создании конструктивных изделий и защитных экранов на основе титана.