При производстве листового проката толщиной менее 10 мм на непрерывных станах горячей прокатки особо структурно-чувствительными параметрами для сталей бейнитного класса являются температура конца чистовой стадии прокатки, скорость охлаждения и температура смотки рулонов. Проведено имитационное моделирование высокоскоростной термодеформационной обработки образцов бейнитной Cr–Ni–Mo стали с целью выбора наиболее рациональных технологических режимов. Исследовано влияние скорости и температуры деформации, а также микролегирующих добавок ниобия и ванадия на фазовые превращения.

С использованием методов просвечивающей электронной микроскопии изучены структурнофазовые состояния и дефектная субструктура на расстояниях 0, 2 и 10 мм от поверхности по центральной оси и радиусу скругления выкружки головки дифференцированно закаленных длинномерных рельсов категории ДТ400ИК из заэвтектоидной стали после эксплуатации на Забайкальской железной дороге (пропущенный тоннаж 234,7 млн. т брутто). Установлено, что прочностные характеристики стали определяются действием ряда физических механизмов. Проведена качественная оценка вкладов, обусловленных трением кристаллической решетки, твердорастворным упрочнением, упрочнением перлитной составляющей, некогерентными частицами цементита, границами и субграницами зерен, дислокационной субструктурой и внутренними полями напряжений, установлена их иерархия. Выполнена количественная оценка аддитивного предела текучести стали по разным направлениям в зависимости от расстояния от поверхности катания. Показано, что основными механизмами упрочнения являются упрочнение некогерентными частицами, дальнодействующими полями напряжений и субструктурное упрочнение. Аддитивный предел текучести на поверхности выкружки значительно больше, чем на поверхности катания головки по центральной оси.

Методом дифракции обратно рассеянных электронов (ДОРЭ) определены текстуры среднеуглеродистой мартенситной стали после горячей прокатки по разным режимам и последующей закалки. Для обеспечения представительности текстурного анализа сканировали относительно крупные области, вмещающие примерно по тысяче бывших зерен, в каждом из которых проводили несколько тысяч измерений. С учетом межфазного ориентационного соотношения, характерного для мартенситных сталей, по текстурам превращения оценивали текстуры высокотемпературной фазы (аустенита), что позволило различить ее деформированное и рекристаллизованное состояния, зависящие от условий прокатки. Для верификации результатов ДОРЭ текстуры мартенсита определяли независимым методом рентгеновской дифракции, а форму и размеры бывших зерен аустенита выявляли с помощью химического травления. 

Проведен сравнительный анализ механических свойств и микроструктуры металла шва сварных соединений высокопрочной конструкционной стали АБ3К, выполненных автоматической сваркой под флюсом с К-образной разделкой кромок с использованием проволоки марки Св-07ХН3МД и флюса марки 48А3, подвергнутых термической обработке по четырем различным режимам.

Методом горячего прессования с коэффициентом вытяжки µ = 16 получены заготовки под волочение микропроволоки из титана Grade 4 с покрытием защитной оболочкой из меди М1 при различных температурах. Показано влияние температуры нагрева заготовок на давление прессования, конфигурацию границы раздела материалов биметалла и толщину образовавшегося интерметаллидного слоя. Проанализировано влияние давления упругого сжатия составных медно-титановых заготовок в диапазоне 350–1400 МПа на образование интерметаллида на границе раздела материалов при температуре 850°С.

В режиме «охлаждения» исследована температурная зависимость теплоемкости алюминиевого сплава AlFe5Si10, содержащеего висмут. Показано, что с повышением температуры теплоемкость, энтальпия и энтропия сплава увеличиваются, а значение энергии Гиббса уменьшается. С увеличением содержания висмута в исходном сплаве теплоемкость, энтальпия и энтропия сплава AlFe5Si10 снижаются, при этом значение энергии Гиббса повышается.

При печном способе наплавки получают композиционный сплав, состоящий из упрочняющих частиц карбидов вольфрама и мельхиора, которые после выдержки при температуре плавления сплава-связки образуют на упрочняемой поверхности износостойкий слой. Установлено, что в зоне соединения композиционного сплава релит – мельхиор со стальной поверхностью детали при отсутствии условий, гарантирующих автовакуумную очистку поверхности от оксидов, образуется прослойка с несовершенной кристаллической структурой, что приводит к отслоению наплавленного сплава. Экспериментально показано, что применение дополнительного контроля на газонепроницаемость наплавочного пространства позволяет повысить качество наплавленной поверхности при упрочнении печным способом деталей металлургического оборудования композиционным сплавом релит–мельхиор.

Представлены результаты исследования технологических свойств порошков из титановых псевдо-α- и псевдо-β- сплавов. Проведен сравнительный анализ характеристик порошковых материалов, полученных методом центробежного распыления. Определен гранулометрический состав порошков, а также применен расчет пространственной упаковки частиц в рамках модели твердых сфер для различных фракционных составов. Для сравнения микроструктуры и механических свойств методом горячего изостатического прессования по выбранным режимам были получены тестовые образцы из титановых псевдо-α- и псевдо-β-сплавов.

Приведен обзор поисковых и прикладных исследований, выполненных в России начиная с 1990-х годов, в области алмазокарбидокремниевых композиционных материалов. Создан новый класс изотропных керамических материалов – алмазокарбидокремниевые композиты, получившие наименование АКК «Скелетон». Обсуждены физические, механические, теплофизические и функциональные свойства материалов в зависимости от их состава. Показано, что в исследованных материалах сочетаются одновременно механические, теплофизические и функциональные свойства на уровне, не достигнутом в других материалах, что позволяет применять материал «АКК «Скелетон» в различных областях техники.

Приведены результаты экспериментального исследования металлических порошковых материалов различных марок и классов (нержавеющие стали, прецизионные магнитомягкие и магнитотвердые сплавы). Оценено влияние на плотность получаемого СЛС-материала таких параметров, как гранулометрический состав, текучесть и насыпная плотность. Исследовано влияние режимов сплавления на пористость аддитивных образцов.

Керамика нашла широкое применение в качестве материала для защиты от воздействия ударных нагрузок благодаря механическим свойствам и плотности, обеспечивающим высокую удельную прочность преград. Основная функция преград, заключается в предотвращении разрушения конструкции защищаемого объекта. Выбор конкретной керамики для преград зависит от массы, способности поглощать энергию удара, устойчивости к множественным ударам и т. д. Приведен обзор критериев и методов оценки свойств керамических материалов, предназначенных для защиты от воздействия ударных нагрузок. Существующие критерии отбора можно разделить на две группы: фундаментальные, которые основаны на физических свойствах материала, и критерии оценки служебных свойств. Также существуют экспериментальные методы оценки качества преград. Показано, что критерий В. Я. Шевченко является универсальным, учитывающим свойства проникающего тела (ударника) и позволяющим построить надежный представительный ряд для большинства керамических материалов при хрупком разрушении.

Исследовано влияние лазерной обработки покрытий системы Ni–Ti–WC, полученных методом «холодного» газодинамического напыления, на их микротвердость. Образующиеся при лазерной обработке ромбовидные беспористые включения WC размером 500 нм положительно влияют на микротвердость конечного покрытия (она достигает 1200 HV). Даны рекомендации для промышленного производства изделий с покрытиями системы Ni–Ti–WC, подвергаемых термической обработке.

Исследовано влияние рекристаллизационного отжига ниобиевой подложки на термостабильность защитно-каталитического покрытия из палладия. В результате исследования было установлено, что покрытие на рекристаллизованной подложке обладает большей термостойкостью по сравнению с покрытием на холоднокатаной подложке. Полученные результаты позволяют решить проблему ограниченной термостабильности защитно-каталитического покрытия из палладия для композитных мембран из металлов 5-й группы в условиях их эксплуатации.

Исследовано влияние ультразвуковой обработки на резонансных частотах 22 и 44 кГц монослоя, сформированного путем трехмерной печати из препрегов, армированных непрерывным углеродным волокном, на сопротивление воздействию потока твердых частиц. Установлено, что при имитации потока твердых частиц струйно-абразивной обработкой происходит приращение массы как контрольных, так и опытных образцов по сравнению с исходным состоянием. Показано, что силовое воздействие ультразвука на рациональных режимах способствует снижению приращения массы на 31,4% при обработке на частоте 22 кГц и на 9% при обработке на частоте 44 кГц. Снижение приращения массы определяется повышением плотности структуры монослоя и приводит к повышению твердости поверхности в единицах Щора-Д на 13,5% при частоте воздействия 22 кГц и на 10% при частоте 44 кГц. 

Развитие моделей хрупкого разрушения рассмотрено с точки зрения связей характеристик хрупкого разрушения на микроуровне с механизмами охрупчивания и разрушения корпусных реакторных сталей. Разработана стратегия и представлена программа экспериментальных и расчетных исследований, которые позволяют установить, как различные механизмы охрупчивания и разрушения связаны с условиями зарождения и распространения микротрещин, приводящих к хрупкому разрушению корпусных реакторных сталей. Экспериментальные и расчетные исследования выполняются для сталей 15Х2НМФА и A533, которые используются для корпусов реакторов типа ВВЭР и PWR соответственно. Эти материалы исследованы в следующих состояниях: 1) исходное (состояние поставки); 2) термически охрупченное, которое моделирует упрочняющий механизм охрупчивания; 3) термически охрупченное, которое моделирует неупрочняющий механизм охрупчивания; 4) облученное. Экспериментальные исследования включали испытания образцов разной геометрии (гладкие цилиндрические образцы, цилиндрические образцы с кольцевым надрезом, образцы с трещиной), что позволило получить характеристики хрупкого разрушения при разной жесткости напряженного состояния. Расчетные исследования выполняли на основе вероятностной модели хрупкого разрушения Prometey, что позволило получить количественные оценки характеристик разрушения на микро- и макроуровнях для каждого состояния материала. 
В части 1 настоящей работы представлена информация об исследуемых материалах, процедурах и методах исследований. В части 2 приведены результаты испытаний гладких цилиндрических образцов и истинные кривые деформирования, которые необходимы для расчета напряженнодеформированного состояния различных образцов. В части 3 будут представлены экспериментальные и расчетные исследования для образцов разной геометрии из исследуемых материалов в различных состояниях и результаты прогнозирования на основе модели Prometey.

Представлены результаты испытаний в широком диапазоне температур гладких цилиндрических образцов на одноосное растяжение из корпусных реакторных сталей 15Х2НМФА и A533, из которых изготавливаются корпуса реакторов типа ВВЭР и PWR. Указанные стали исследованы в следующих состояниях: 1) исходное; 2) термически охрупченное по упрочняющему механизму; 3) термически охрупченное по неупрочняющему механизму; 4) облученное.
Получены истинные кривые деформирования, которые необходимы для расчета напряженнодеформированного состояния в различных образцов. Кривые деформирования для исследуемых материалов в исходном и в термически охрупченных состояниях получены на основании стандартных механических характеристик. Для облученных материалов процедура получения кривых деформирования основана на данных видеорегистрации, поскольку процедура на основе стандартных характеристик не дает надежных результатов из-за очень малой пластической деформации. Выполнена верификация процедуры получения кривых деформирования по данным видеорегистрации путем сравнения кривых деформирования, полученных на основе стандартных характеристик и по данным видеорегистрации для исследуемых материалов в исходном и термически охрупченных состояниях. 

Выполнены инструментальные измерения микротвердости с помощью индентора Виккерса при постоянной скорости деформирования и определены значения предела текучести для аустенитных хромоникелевых сталей 08Х18Н10Т, 10Х18Н9 и 08Х16Н20М2Т в исходном (необлученном) состоянии, после нейтронного облучения по различным режимам, а также после предварительной пластической деформации. Аналогичные измерения проведены для хромистых нержавеющих сталей ферритно-мартенситного класса 07Х12НМФБ и 16Х12МВСФБР (ЭП-823) в исходном (необлученном) состоянии и после термообработки, приводящей к упрочнению материала. Определены зависимости, связывающие микротвердость и предел текучести для всех исследованных состояний всех исследованных сталей. Установлена единая корреляционная зависимость между упрочнением в терминах предела текучести и упрочнением в терминах микротвердости по Виккерсу, не зависящая от природы упрочняющего фактора и класса стали.