Выполнен комплекс исследований влияния режимов отпуска на структурные изменения листового проката различной толщины из высокопрочной низкоуглеродистой стали мартенситного класса. Показано, что определяющее влияние на уровень работы удара стали с мартенситной структурой оказывает формирование карбидной фазы в реечном мартенсите и мартенсите самоотпуска.

Для исследования влияния термической обработки на образование на поверхности листового проката из высокопрочной низкоуглеродистой хромоникельмолибденовой бейнитно-мартенситной судостроительной стали слоя α-фазы с измененной структурой, представляющей зерна полиэдрической формы разного размера, проведены металлографические исследования и измерения твердости от поверхности к середине проката толщиной 10 мм после варьирования режимов закалки и отпуска. Деформационную способность листового проката оценивали по результатам испытаний на изгиб на угол 180°. Показано, что определяющее влияние на образование такого слоя оказывает длительность высокого отпуска. По результатам исследований предложен режим термической обработки листового проката толщиной менее 16 мм, обеспечивающий образование слоя α-фазы с измененной структурой наименьшей глубины без значительных изменений твердости.

Представлено сравнительное исследование изменения твердости и микроструктуры горячекатаной конструкционной хромистой стали 35Х после изотермического и циклического отжигов. По результатам проведения эксперимента представлены температурные режимы таких отжигов для получения дополнительных требований к твердости и глубине обезуглероженного слоя по ГОСТ 4543–2016. Показано преимущество циклического отжига с выдержками выше критической точки Ас₃ в плане температурно-скоростных условий охлаждения заключительного цикла для образования однородной структуры зернистого перлита и сфероидизации карбидной фазы по всей площади исследуемых образцов.

Исследована микроструктура материала рабочей лопатки 1-й ступени газовой турбины SGT-400 Siemens, изготовленной из жаропрочного монокристаллического сплава, в постэксплуатационном состоянии (после отработки назначенного ресурса ~25 000 ч). Методами электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии изучено структурно-фазовое состояние жаропрочного монокристаллического никелевого сплава после натурной эксплуатации в условиях длительного воздействия высокотемпературного газового потока и рабочих нагрузок. Изучены закономерности процесса высокотемпературного старения, проявляющиеся в появлении крупной пористости, выделении пластинчатой γ’-фазы и локальном сращивании ячеек γ´-фазы в осях дендритов. Методом микроиндентирования проведены исследования микротвердости в разных зонах и структурных составляющих материала замковой и перовой частей лопатки.

Исследованы структура и свойства металла строительных балок в зданиях постройки XIX века: двутавра как несущего элемента кирпичного свода Монье и рельса как основания балкона. Металл двутавра представлен умеренно загрязненной примесями малоуглеродистой сталью, близкой к современной стали Ст2пс в нормализованном состоянии. Однако в отличие от современных аналогов, металл двутавра вследствие выраженной зональной ликвации по углероду склонен к хладноломкости. Металл рельса произведен в Англии из нелегированного (пудлингового) железа, содержит многочисленные неметаллические включения, обогащенные фосфором, и характеризуется хрупкостью.

Методом конечных элементов исследовано влияние угловых параметров канала матрицы в процессе равноканального углового прессования на распределение гидростатического давления в очаге деформации. Угол пересечения каналов исследовали в интервале 90–120°, внешнее закругление в зоне пересечения каналов рассмотрено в интервале (0,05–1) ширины канала. Задача решена в допущении плоского деформированного состояния с использованием модели идеального жесткопластического тела в условиях трения по закону Амонтона – Кулона с коэффициентом, равным 0,1. Выполнено сравнение результатов моделирования уровня гидростатического давления на оси очага деформации с аналитическим решением. Оценена зависимость распределения гидростатического давления на входной и выходной границах очага деформации от угловых характеристик канала, а также его неоднородность по очагу.

Методом механического легирования получен высокоэнтропийный сплав Fe_xCo₆Al₃Ni₂Si (x = 5; 6; 8). Исследована микроструктура, фазовый и гранулометрический составы получаемых порошков. Определена необходимая удельная доза энергии для образования однородного твердого раствора (D = 30 Вт∙ч/г). С использованием метода CALPHAD построена фазовая диаграмма для многокомпонентной системы FexCo6Al3Ni2Si. Намагниченность насыщения и коэрцитивная сила порошка сплава Fe_xCo₆Al₃Ni₂Si после механического легирования составляли 154 эме/г и 53 Э соответственно. Из порошка сплава Fe_xCo₆Al₃Ni₂Si в установке искрового плазменного спекания были получены компактные образцы, которые отжигали при температурах 900, 950 и 1000°C. После отжига изучали микроструктуру и фазовый состав образцов. Испытания магнитных свойств образцов показали, что намагниченность насыщения образцов составила от 159 до 168 эме/г, коэрцитивная сила – от 8,9 до 29,2 Э, прочность на сжатие образцов – от 2190 до 2680 МПа, а микротвердость – от 681 до 811 HV.

Изучен механизм образования композиционных порошков методом механохимического синтеза системы AlxNiCoFeCr при 1,6 ≤ x ≤ 60 ат. %, пригодных для формирования покрытий методом мик роплазменного напыления. Исследован фазовый состав всех композиций. Проведен анализ гранулометрического состава, однородности распределения элементов в синтезированных конгломератах и измерены показатели микротвердости порошков по Виккерсу. Для эквиатомной системы показатели микротвердости составили 6–9 ГПа с разбросом значений до 16%, морфология частиц округлая, диаметр от 6 до 63 мкм. Установлено, что для микроплазменного напыления целесообразно использовать порошки с содержанием алюминия 20 ≤ x ≤ 60 ат. %.

Приведены результаты исследования механических и эксплуатационных свойств металла опытной модели из титанового псевдо-α-сплава ПТ-3В, полученной с помощью горячего изостатического прессования (ГИП-технологии). Механические свойства, а также характеристики работоспособности опытной модели полностью соответствуют требованиям нормативной документации, предъявляемым к деформированным полуфабрикатам аналогичных сечений. Проведенные микроструктурные исследования в различных участках сечения демонстрируют, в отличие от свойств деформированного полуфабриката, изотропность компактированной детали.

Печать методом послойного наплавления (FDM) – одна из наиболее распространенных технологий аддитивного производства, базирующихся на экструзии термопластичной нити. Создание композиционных материалов для FDM-печати путем введения в термопластичную матрицу дисперсных наполнителей позволяет получить детали с требуемым набором характеристик. В настоящей работе предпринята попытка улучшения износостойкости образцов из полимерных композиционных материалов на основе полиэтилентерефталатгликоля (PETG) за счет его модификации микропорошком оксида алюминия. Установлено оптимальное содержание модифицирующего компонента, позволяющее реализовать технологический процесс 3D-печати и обеспечить уменьшение износа композиционного материала.

Выполнены экспериментальные исследования процесса нагрева отвержденных угле-, стекло- и органопластиков и их компонентов, помещенных в сверхвысокочастотное (СВЧ) электромагнитное поле. Показано, что основное влияние на кинетику процесса оказывают тепло- и электрофизические свойства наполнителя, а также поглощенная мощность излучения. Влияние времени воздействия менее выражено и достаточно точно описывается степенными функциями. Для эпоксидного связующего эта зависимость близка к линейной. Установлено, что степень нагрева углепластика на первой минуте СВЧ-воздействия превышает данный показатель для стекло- и органопластика на 35–38%, несмотря на почти в 4 раза меньший уровень поглощения мощности излучения. Требует дополнительного изучения и обоснования факт более интенсивного СВЧ-нагрева арамидной ткани и органопластика, чем стеклопластика, что проявляется в практически в 2 раза большей зависимости температуры нагрева от поглощенной мощности излучения.

Представлены результаты исследования процессов рециклинга полимерных композиционных материалов на основе реактопластичных матриц методом сольволиза. Для получения матричного материала использовали эпоксидную и эпоксивинилэфирную смолы холодного отверждения. С целью оптимизации выбора среды сольволиза был рассчитан параметр растворимости сегмента матрицы по методу А. А. Аскадского. Подтверждено, что применение параметра растворимости позволяет эффективно подбирать растворители для деструкции полимерных матриц. На основе экспериментальных исследований установлено, что лучшим растворителем среди рассматриваемых является пиридин. Показано, что его применение позволяет сократить время сольволиза до 1 ч при температуре кипения 115°C. Остаточное содержание полимерной матрицы на восстановленных волокнах составило 20%. Прочность восстановленных стеклянных волокон составила до 91% от исходной. Однако прочность на изгиб композитов на основе восстановленных тканей снизилась на 29,7%. Несмотря на это, восстановленные волокна могут быть использованы для производства неответственных малонагруженных изделий. Исследование подтверждает перспективность использования азотсодержащих растворителей для рециклинга полимерных композитов.

Исследовано влияние облучения нейтронами на агрегатно- и дисперсно-упрочненную структуру композитной керамики состава α-Al₂O₃ + n%YSZ (ZrO₂ + 3 мол.%Y₂O₃) (n = 0; 1; 5; 10 и 15 мас.%), полученную в результате обработки компактов высоким гидростатическим давлением 300 и 700 МПа. Рентгеноструктурный анализ показал, что нейтронное облучение двухфазной керамики не вызвало фазовых изменений в керамическом композите. В ходе работы установлено, что эффект дробления зерен в материале наблюдается только в отношении частиц YSZ и не наблюдается в отношении зерен α-Al₂O₃, что может быть связано с особенностями строения кристаллических решеток α-Al₂O₃ и t-ZrO₂. Результаты исследований позволяют говорить о перспективах использования изучаемых керамик в условиях радиационного воздействия.

Технологические операции сварки при изготовлении деталей морских конструкций из титановых псевдо-β-сплавов больших толщин неизбежно приводят к возникновению остаточных сварочных напряжений (ОСН), возникающих на различных участках сварного шва и околошовной зоны и способствующих в ряде случаев возникновению дефектов и трещин. Компьютерное моделирование сварочных процессов широко используется с целью анализа и прогнозирования работоспособности сварных соединений и оптимизации процесса сварки. При этом в силу существенной сложности моделирования процесса сварки и его описания математическими зависимостями применяются численные методы на базе программных комплексов метода конечных элементов (МКЭ), обеспечивающие возможность решения термодеформационной задачи в пространственно-временных координатах. Цель настоящей работы – разработка методики расчета ОСН, моделирующей формирование временных и остаточных сварочных напряжений при последовательном заполнении разделки шва и неодновременном ее выполнении по длине соединения.

Приведены результаты испытаний контрольных сварных соединений сталей с содержанием 2,25%Cr и 1,0%Mo при различных температурах и продолжительности термической обработки. Показано снижение ударной вязкости и повышение склонности к термическому охрупчиванию металла шва при снижении температуры послесварочной термической обработки и увеличении ее продолжительности.

Представлен аналитический обзор научных и прикладных работ, посвященных вопросам высокотемпературной водородной коррозии стали. Рассматриваются современные методы диагностики водородной коррозии и приводится обзор фундаментальных отечественных и зарубежных разработок. Особое внимание уделяется анализу перспективных методов исследования данного типа коррозии для оценки пригодности металлического оборудования к эксплуатации в водородсодержащих средах при повышенных температурах и давлениях и оценки рисков разрушения опасных производственных объектов, вызванных высокотемпературной водородной коррозией.

Представлены результаты исследования характеристик трещиностойкости металла разнородного сварного соединения переходников главного циркуляционного трубопровода (ГЦТ) и патрубка главного циркуляционного насоса (ГЦН). Полученные исходные данные необходимы для выполнения расчетного обоснования применения концепции «течь перед разрушением» при продлении срока службы ГЦТ реакторных установок ВВЭР-1000 до 60 лет (до 520 тыс. ч). Исследования проведены на образцах, вырезанных из контрольных сварных соединений приварки переходников трубопровода Ду800 из стали 10ГН2МФА к патрубку ГЦН из стали 06Х12Н3ДЛ. Для построения J_r-кривых проведены исследования трещиностойкости металла сварного шва, выполненного ручной и автоматической сваркой, и зоны переходной наплавки в исходном состоянии и после теплового старения в интервале температур эксплуатации от 100 до 290°С. По прогнозируемым значениям Т_к (τ) дана оценка вязкости разрушения K_jc (τ), а также ударной вязкости KCV при расчетной температуре 290°С на конец срока эксплуатации.