Исследованы кинетика роста аустенитного зерна при нагреве и особенности фазовых превращений при охлаждении в зависимости от технологии изготовления высокопрочной стали. Для выявления бывших границ аустенитного зерна в стали применен метод вакуумного травления. Показано благоприятное влияние проведения дополнительной закалки с печного нагрева с отпуском после закалки с прокатного нагрева на формирование однородной структуры по морфологии и размерам структурных элементов в сталях мартенситного класса.

Исследованы структура и свойства образцов из стали 09ХН2МД, полученных методом прямого лазерного выращивания (ПЛВ). Представлены результаты оценки анизотропии свойств и структурной неоднородности, вызванной высокой скоростью нагрева и охлаждения при получении образцов из хладостойкой стали. Показано, что в структуре стали после ПЛВ на границах сплавления валиков содержание остаточного аустенита и цементита значительно больше, что вносит вклад в анизотропию. С целью снижения анизотропии свойств и повышения прочности и пластичности проведена прокатка образцов, полученных методом ПЛВ. В работе рассмотрены две технологии горячей прокатки: с закалкой с печного нагрева и с закалкой с прокатного нагрева, а также с последующим высоким отпуском. Особое внимание уделено анализу структурно-фазового состава и анизотропии механических свойств образцов, полученных методом ПЛВ. Проведена оценка влияния горячей прокатки с закалкой с прокатного и печного нагрева на структуру и механические свойства.

Исследовано сопротивление усталостному разрушению сварных соединений сталей марок 32Г2 и 40ХН2МА, предназначенных для производства бурильных труб для геологоразведки. Соединение трубных заготовок с целью изготовления экспериментальных образцов осуществляли посредством ротационной сварки трением при различных параметрах процесса. Оценку сопротивления усталостным нагрузкам производили при испытаниях сплошных цилиндрических образцов со сварным швом в условиях изгиба с вращением, что позволило выявить наиболее слабую зону, в которой произошло зарождение и развитие усталостной трещины. Исследование микроструктуры осуществляли с помощью оптической и электронной сканирующей микроскопии с применением метода дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD). В ходе исследований установлено, что наибольшее сопротивление усталостным нагрузкам обеспечивается за счет интенсивного развития процессов деформационного упрочнения в зоне термомеханического влияния сварных соединений в зависимости от параметров ротационной сварки трением.

Методами просвечивающей электронной микроскопии выполнен анализ градиентов структурнофазовых состояний и дислокационной субструктуры на глубину до 10 мм по центральной оси головки рельсов категории ДТ400ИК специального назначения после пропущенного тоннажа 2 34,7 м лн. т на Забайкальской железной дороге. Выявлено формирование изгибных контуров экстинкции, свидетельствующее об упругонапряженном состоянии материала. Указаны источники кривизны-кручения кристаллической решетки: внутрифазные и межфазные границы. Рассмотрены механизмы разрушения пластинчатого перлита (разрезание движущимися дислокациями) и растворения с перемещением атомов углерода на дефекты.

Рассмотрена усовершенствованная методика определения диффузионных превращений аустенита в изотермических условиях. Произведена оценка применимости стандартных диаграмм при определении условий предварительной термической обработки на стадии охлаждения после ковки (стадии
накопления) крупногабаритных заготовок.

Рассмотрена усовершенствованная методика определения диффузионных превращений аустенита в изотермических условиях на примере проведения изотермического отжига стали 5ХНМ, применяющейся при изготовлении штампов. Произведена оценка корректности стандартных диаграмм.

Исследована проблема флокенообразования в крупногабаритных заготовках при термической обработке, повышающей дегазацию водорода. Приведено решение задачи теплопроводности, на примере среднелегированных сталей марок 5ХНМ и 20Х3НМФА выполнена оценка термических циклов при предварительной термической обработке для последующего решения задачи диффузии водорода.

Проведен анализ состояния технологии и оборудования для термической и химико-термической обработок, применяемых для изготовления основных деталей стартеров, распределителей системы зажигания, генераторов. Отмечено, что технический уровень этих технологий и оборудования не отвечает современным требованиям. Технологии цементации в твердом карбюризаторе и цианирование в жидкой среде часто приводят к образованию на поверхности деталей нестабильных параметров диффузионного слоя и в конечном итоге – к «пятнистой твердости» и интенсивному износу деталей при эксплуатации.
С целью модернизации процессов цементации и цианирования разработаны экологически чистые технологии химико-термической обработки, обеспечивающие получение стабильных параметров диффузионного слоя, тем самым способствующие повышению эксплуатационных характеристик изделий электрооборудования автомобильного транспорта.

Представлены результаты исследования механизма зарождения монокристаллов заданной кристаллографической ориентации из никелевых жаропрочных сплавов, содержащих рений и рутений, от затравок системы Ni–W–Re–C c температурой ликвидус 1550–1600°С

Исследовано влияние вольфрама на структуру и свойства сплава Cr–32Ni–W. Выделены характерные концентрации вольфрама: до 3%, 3−10% и более 10%, определяющие структуру сплава. Определены механические свойства сплавов. Показана область рационального применения сплава Cr–32Ni–W.

Проведены эксперименты по плоской осадке сплавов системы Al–Cu–Li. Образцы подвергали деформации в изотермических условиях на величину ε = 55% в интервалах скоростей 10–3–10–1 с–1 и температур 400–480°С. Получены эмпирические уравнения, связывающие термомеханические параметры деформации сплавов системы Al–Cu–Li. Построена диаграмма механизмов высокотемпературной деформации сплавов системы Al–Cu–Li, указаны температурно-скоростные области действия механизмов горячей деформации и теплой деформации. Показано, что область теплой деформации на диаграмме механизмов деформации совпадает с областью динамической полигонизации на диаграмме структурных состояний, а область горячей деформации совпадает с областью частичной рекристаллизации.

Приведены результаты исследований по разработке технологии нанесения функциональных порытий с высокими значениями адгезионной прочности, микротвердости и стойкости к износу с использованием метода сверхзвукового холодного газодинамического напыления. В качестве исходного материала для получения таких покрытий был использован окисленный порошок из стали Х15Ю5.

Проведен анализ базальтоподобного шлака, получаемого при пиролизе отходов в высокотемпературном плазменном конвертере. С использованием различных физико-химических методов показана возможность получения из шлака базальтовых волокон. Исследовано влияние морфологического состава отходов на выход базальтоподобного шлака. С применением статистических методов получена математическая модель, связывающая выход базальтоподобного шлака с морфологическим составом отходов. Перспективным направлением использования базальтовых волокон является их применение в составе базальтовых и базальтоугленовых композитов для создания прочностных оболочек.

Реализована регистрация акустической эмиссии в процессе разрушения сферопластика в гидростатической камере высокого давления. Аппаратное оформление не требует специализированного оборудования и выполнено на основе доступных компонентов. Синхронизация времени на графиках давления и акустической эмиссии обеспечивает фиксацию давлений, при которых начинается образование трещин в образце сферопластика. Показано, что накопление разрушений начинается при давлениях меньших, чем давления, фиксируемые как кратковременная гидростатическая прочность.

Разработана методика определения мощности нагревателя на стадии охлаждения при сварке полиэтиленовых труб для газопроводов в условиях низких температур окружающего воздуха (ниже рекомендуемых нормативными документами). Эффективность методики подтверждена исследованиями кинетики кристаллизации материалов зон термического влияния сварных соединений.

Для исследования поверхностных энергетических характеристик стекло- и углеволокна с применением процессорного тензиометра К-100 предложен адсорбционный метод Вашбурна (метод поднятия по капилляру) как альтернатива стандартному методу одиночного волокна. Рассмотрены особенности пробоподготовки волокнистых материалов при измерениях методом Вашбурна: способ заполнения тефлоновой трубки стекло- и углеволокном, плотность упаковки полученного капилляра и метод определения константы капиллярности. Представлены результаты измерений смачиваемости волокон в тестовых жидкостях (вода, гексан) и в растворном эпоксидном связующем УП-2227Н, проведена оценка свободной энергии поверхности (СЭП) стекло- и углеволокна и адгезия материалов к УП-2227Н. Исследовано влияние аппретирования на поверхностные энергетические характеристики стекловолокна и углеволокна, проведен сравнительный анализ полученных величин (краевой угол смачивания, СЭП, адгезия) до и после удаления замасливателей.

Для получения функционально-градиентных углепластиков с повышенной ударостойкостью была использована модификация эпоксидных связующих бутадиен-стирольными термоэластопластами. Изготовлены образцы и проведены сравнительные испытания углепластиков на сопротивление ударным нагрузкам, а также на сжатие после удара. Показано, что плавное изменение концентрации модификатора при переходе от внешней поверхности детали к внутренней позволяет эффективно повысить ударную прочность углепластика при сохранении жесткости композиционного материала.

Предложена форполимерная пенообразующая композиция на основе метилового эфира диангидрида 3,3',4,4'-бензофенонтетракарбоновой кислоты и диаминов: 4,4'-диаминодифенилметан и м-фенилендиамин для получения высокотемпературного пенополиимида. Показана возможность использования пенополиимида в качестве связующего для композиционных материалов (пенокомпозитов), армированных углеродными или органическими волокнами, с низкой плотностью (0,4–1,1 г/см3) в результате вспенивания связующего в процессе формирования пенокомпозита. Плотность и механические свойства пенокомпозита могут варьироваться в относительно широких пределах в зависимости от объемного содержания волокна и воздушных пор. Высокая температура стеклования 260°C в сочетании с высокой термической стабильностью углеродных или полиимидных волокон способствует сохранению механических свойств таких композитов при повышенных температурах. Температура начала потери массы пенокомпозита не ниже 550°С и зависит от вида волокнистого материала. Сочетание высокого уровня механических свойств и термической стабильности легких пенополиимидных композитов вместе с их исключительной огнестойкостью может обеспечить новые области их применения в перспективных технологиях авиа- и судостроения.

Исследована коррозионная стойкость основных конструкционных сталей в сероводородсодержащих средах, применяемых на инфраструктурных объектах газовых месторождений. Определены скорости коррозии и состав образующихся продуктов коррозии, который различается в зависимости от типа среды (водная или паровая). Фазовый состав образующихся продуктов (кристаллических или рентгеноаморфных) влияет на защитную способность сталей и различается в паровой и водной средах. Установлено, что в условиях эксплуатации газового оборудования из-за конденсации влаги под непрочными продуктами коррозии образуются локальные питтинговые поражения. Выявлено, что толщина пленки сульфида железа в паровой фазе ниже, чем в водной среде. На исследованных образцах из углеродистой и низколегированной сталей появляются опасные коррозионные поражения (в виде блистерингов и растрескивания), характерные для процесса наводороживания в условиях сероводородной коррозии.