Для высокопрочной коррозионно-стойкой азотсодержащей аустенитной стали 04Х20Н6Г11М2АФБ определены значения пороговой степени деформации, необходимой для зарождения и развития процессов динамической рекристаллизации в исследуемых диапазонах температур и скоростей деформирования. Анализ диаграмм деформации показал, что сопротивление деформации увеличивается при снижении температуры деформирования. При температурах 1000–1200°С наблюдается слабовыраженный пик, который свидетельствует о начале динамической рекристаллизации. Исследована структура стали после горячей деформации со скоростями 0,1; 1,0 и 10 с^–1 в интервале температур 900–1200°С с использованием методов EBSD-анализа и трансмиссионной электронной микроскопии.

Проведено исследование влияния δ-феррита в высокопрочной коррозионно-стойкой азотсодержащей стали марки 04Х20Н6Г11М2АФБ на сопротивление деформации при горячей деформации сжатием в интервале температур 900–1200°С и скоростей деформирования 0,1–10 с^–1. Анализ диаграмм деформации показал, что динамическая рекристаллизация в стали, содержащей δ-феррит, начинается при меньшем значении пороговой степени деформации, чем в чисто аустенитной стали. Определены значения пороговой степени деформации, необходимой для зарождения и развития процессов динамической рекристаллизации в исследуемых диапазонах температур и скоростей деформирования в зависимости от фазового состава азотсодержащей стали. В результате комплексного анализа структуры стали установлено, что наличие δ-феррита в исследуемой стали способствует при температурах 1200–1000°С зарождению и развитию процессов динамической рекристаллизации (ее начало соответствует наименьшему значению пороговой степени деформации), формированию рекристаллизованной структуры в большем объеме, чем в чисто аустенитной структуре.

Представлены результаты комплексного исследования изменения на наиболее опасных участках зоны термического влияния структуры и свойств низколегированных хладостойких сталей с гарантированным пределом текучести 355–390 МПа до и после проведения послесварочного отпуска, в том числе при совместном воздействии температуры нагрева при отпуске и деформации, в сравнении с основным металлом. Имитационное моделирование выполнено на дилатометре DIL 805 и комплексе Gleeble 3800. Представлены результаты исследования структуры и свойств реальных сварных соединений после сварки с погонной энергией 3,5 и 6 кДж/мм.

Исследованы структура и фазовый состав образцов интерметаллидных сплавов системы NiAl–Ni₃Al. Методом высокоградиентной направленной кристаллизации удалось сформировать ориентированную вдоль оси образцов дендритную структуру, состоящую из интерметаллидов NiAl и Ni₃Al. Сплав с такой структурой обладает хорошей жаростойкостью, повышенными прочностью и пластичностью.

Представлены результаты исследования состава, структуры и оптических свойств пленок, формируемых на поверхности ниобия в ходе лазерной обработки. Эмпирически определены режимы окисления ниобия при однопроходной и многопроходной лазерной обработке с формированием изображения контрастностью в инфракрасном спектре 0,2 и 0,5 соответственно. Показаны особенности модификации поверхности, связанные с тем, что с увеличением числа проходов лазером происходит насыщение пленки ниобия кислородом с образованием оксида ниобия NbO₂. Выявлено, что оксидные пленки ниобия, полученные в ходе однопроходной лазерной обработки, – голубого оттенка и имеют стехиометрию NbO, а полученные при многопроходной обработке, – зеленого оттенка со стехиометрией NbO₂.

В настоящее время 75–80% текущих эксплуатационных затрат владельца обычного контейнерного судна приходится на топливо. По данным Международной морской организации, ежегодно мировым флотом сжигается 300 млн. т топлива, при этом ежегодно в воздух выбрасывается 960 млн. т СО₂ и 9 млн. т SO₂. Если не внедрять новые технологии, снижающие расход топлива, то с учетом постоянно увеличивающихся объемов перевозок количество выбросов в атмосферу может значительно увеличиться. В результате обрастания скорость судов может снизиться на 50%, при этом расход топлива увеличивается на 40%. Поэтому разработка методов защиты от морского обрастания является актуальной проблемой, и многие ведущие фирмы ведут разработки для решения данной проблемы.

Рассмотрены основные средства защиты от обрастания с помощью полимерных лакокрасочных покрытий: контактного типа; с регулируемым выщелачиванием; самополирующиеся покрытия; безбиоцидные покрытия. Описан механизм действия представленных полимерных покрытий, а также их достоинства и недостатки.

Разработана технология получения порошковых композиционных материалов, состоящих из пластичной матрицы Fe–Cr–Al, плакирующей составляющей на основе нитридов хрома и алюминия и твердых наноразмерных композитов карбида вольфрама. На базе разработанных композиционных порошков с помощью микроплазменного напыления получены функционально-градиентные покрытия, сочетающие высокую адгезионную и когезионную прочность с высокой твердостью периферийных слоев. Это делает покрытия весьма перспективными для защиты деталей и узлов прецизионного и энергетического машиностроения от износа в условиях больших механических нагрузок.

Проведено спекание порошковых композитов составов сталь ШХ15 – медь в воздушной среде в окружении частиц порошка керамики Al₂O₃ и графита. Порошковая сталь получена путем восстановления из шлифовального шлама производства подшипников. Показано, что стальной каркас имеет низкий уровень механических свойств, но высокую перколяцию пор в поровом пространстве. Увеличение концентрации меди приводит к увеличению концентрации изолированных пор, что препятствует пропитке композита индустриальным маслом. Установлено, что этот эффект не позволяет осуществить длительный и устойчивый скользящий электроконтакт с плотностью тока более 150 А/см². Отмечено, что спеченные композиты на основе восстановленной стали ШХ15, содержащие около 15%Cu, способны проявить высокую износостойкость при скольжении с контактной плотностью тока 150–200 А/см² в условиях граничной смазки.

Рассмотрены научно-технические и технологические аспекты создания каталитически активных композиций для иммобилизованных катализаторов систем паровой конверсии углеводородного сырья в водородное топливо. Исследованы процессы синтеза каталитических порошковых смесей и получения на их основе функциональных покрытий с использованием перспективного метода сверхзвукового холодного газодинамического напыления. Приведены результаты экспериментальных исследований в области создания катализаторов паровой конверсии метана в водородсодержащее топливо на металлическом носителе (лента Х15Ю5) при использовании в качестве исходных материалов композиционных порошковых смесей Ni–Al–Al(OH)₃ – Ca(OH)₂ – Mg(OH)₂.

Приведены результаты исследований по созданию прецизионного сплава для литья терморезистивных микропроводов в стеклянной изоляции на основе интерметаллидной композиции Ni₃Sn + SiB₃. Полученные по типовой технологии литья микропровода имеют температурный коэффициент сопротивления (7,8–8,2)·10^–3 К^–1 и удельное сопротивление 0,68–0,83 Ом·мм²/м и рекомендуются для получения миниатюрных датчиков температуры.

Методами растровой электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального и рентгенофазового анализов, рамановской спектроскопии изучены структура, химический и фазовый составы межфазной зоны алмаз – матрица правящего карандаша, полученного по технологии, в которой совмещены термодиффузионная металлизация алмаза хромом и спекание матрицы. В процессе спекания матрицы компактное размещение частиц порошка хрома вокруг алмазных зерен и экранирующий эффект медной фольги создают условия, обеспечивающие термодиффузионную металлизацию алмаза. Установлено, что при заданных в эксперименте условиях и температурно-временнòм режиме спекания на поверхности алмаза формируется металлизированное покрытие, химически сцепленное с алмазом и состоящее из фаз карбида хрома, твердого раствора кобальта в хроме, что обеспечивает прочное закрепление алмаза в твердосплавной матрице. Показано, что удельная производительность опытного правящего карандаша, полученного по гибридной технологии, при правке шлифовального круга из зеленого карбида кремния cоставила 51,50 см³/мг, что на 44,66% превышает аналогичный показатель однотипного контрольного карандаша, полученного без металлизации алмазов методом спекания с пропиткой медью.

Материаловедение как наука, изучающая связь между структурой и свойствами материалов, а также их изменения при внешних воздействиях, сегодня относится к приоритетным направлениям развития науки и техники. Ее главной целью является создание новых материалов, усовершенствование существующих, а также разработка эффективных технологий их переработки. Сегодня материаловедами создано множество новых материалов для разных отраслей хозяйственно-экономической деятельности: металлические сплавы с особыми свойствами, керамические и композиционные, наноструктурные и полимерные материалы, функциональные порошковые материалы, синтетические сверхтвердые материалы и покрытия, многофункциональные покрытия и т. д. Создание новых материалов и технологий всегда остается актуальной проблемой, что обусловлено поступательным развитием материального производства, требующего создания материалов с все более адаптивными эксплуатационными свойствами и более эффективных технологий их переработки.

Приведен обзор научно-исследовательских направлений Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова в области разработки триботехнических материалов для техники Севера. Выявлены направления научных исследований, основными из которых являются разработка новых технологий получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) и улучшение их эксплуатационных свойств. Показана перспективность таких технологических приемов совмещения полимера и наполнителя, как жидкофазное совмещение под действием ультразвуковых колебаний и химическая модификация поверхности полимерной матрицы. Анализируются физико-механические и триботехнические свойства разработанных антифрикционных ПКМ. Представлены результаты основных теоретических обобщений в области изучения надмолекулярных структур ПКМ: влияние критических концентраций наполнителей на структуру и свойства ПКМ; гипотеза о характере межфазового взаимодействия между наполнителем и полимером. Показаны современные тенденции научно-исследовательских работ, одной из которых является изучение трибоокислительных процессов в ПКМ. Выявлена специфика развития полимерного материаловедения в Арктическом регионе.

Приведены результаты исследования влияния полых корундовых микросфер HCM-S (5–100 мкм) и HCM-L (70–180 мкм) на свойства бутадиен-нитрильной резины БНКС-18. Показана зависимость стойкости эластомера к абразивному воздействию и его физико-механических показателей от дисперсности и концентрации вводимых полых корундовых микросфер. С помощью разработанного растяжного механизма, совмещенного с атомно-силовым микроскопом, установлен механизм отслоения полых корундовых микросфер от эластомерной матрицы, который во многом определяет изменение физико-механических показателей.

Методами сканирующей электронной микроскопии, электронно-зондового микроанализа и инфракрасной спектроскопии проведены комплексные исследования изменения микроструктуры и химического состава поверхностных слоев полиимидной пленки марки ПМ-1Э и конденсированных на ней веществ, в течение длительного времени (1218 сут) экспонированной на орбитальной космической станции «Мир». Показано, что в процессе экспозиции в космосе микроструктура и химический состав пленки изменяется только в первом слое пакета, а в слоях, расположенных ниже, подобных превращений не наблюдается. На открытой поверхности первого слоя полиимидной пленки обнаружены новые фазовые образования различных формы и размеров как с пленочной, так и с игольчатой структурами, отличающимися химическим составом. Установлено, что образовавшиеся конденсированные вещества состоят из соединений кремния, железа, меди, цинка, хлора, калия и кальция, которые, вероятно, осаждаются из собственной внешней атмосферы орбитальной станции.

Рассмотрены результаты разработки трехслойного полимерного композиционного материала для корпусных конструкций, эксплуатирующихся в условиях морской среды, со средним слоем из органопластика. Исследованы физико-механические свойства органопластика для обоснования выбора исходных материалов, структуры конструкции и технологии ее изготовления.

Взамен морально устаревшего генератора управления разверткой электронного луча ГУР-1 предлагается модернизированная система, в которой используется цифровое управление лучом для реализации специальной схемы сканирования «сжатая скоба». Новая система успешно прошла апробацию при сварке алюминия на установке типа ЭЛУ-20.

Разработана технология электронно-лучевой сварки однородных и разнородных сварных соединений из алюминиевых сплавов 1561, 1560М и 1980Т1. Применение развертки электронного луча типа «сжатая скоба» обеспечило получение качественных сварных соединений с высоким уровнем механических свойств. Определены схема сварки и оптимальные режимы, представлены результаты механических, коррозионных испытаний, а также испытаний на задержанное разрушение во времени. Технология внедрена при изготовлении крыльевых устройств для судов на подводных крыльях и в производстве деталей судового машиностроения.

Рассмотрены особенности изготовления и эксплуатации опорных конструкций корпусов реакторов типа ВВЭР с точки зрения их сопротивления хрупкому разрушению. Показано, что опорные конструкции реакторов типа ВВЭР-440 проектов В-179 и В-230 могут ограничивать срок эксплуатации реактора в целом. Представлены результаты комплексных исследований материалов опорных конструкций в исходном и облученном состояниях, включающие определение стандартных механических свойств, вязкости разрушения, а также микроструктурные и фрактографические исследования.

Рассмотрены особенности радиационного охрупчивания материалов опорных конструкций корпусов реакторов типа ВВЭР. Эти особенности связаны с низкой температурой эксплуатации, не превышающей90°C, и с использованием сталей, предназначенных для изготовления строительных металлоконструкций, которые не имеют высокого сопротивления к радиационному охрупчиванию. Показано, что опорные конструкции реакторов типа ВВЭР-440 (проектов В-179 и В-230) могут ограничивать срок эксплуатации реактора в целом. Предложена модель для прогнозирования радиационного охрупчивания материалов опорных конструкций в зависимости от флюенса нейтронов и содержания примесных элементов – фосфора и меди. Рассмотрено влияние температуры облучения на различные механизмы, приводящие к радиационному охрупчиванию материала: за счет генерации точечных дефектов и формирования дислокационных петель, за счет упрочнения материала, обусловленного выпадением преципитатов меди, а также за счет образования сегрегаций фосфора.

Разработан новый класс циркониевых сплавов, представляющих собой глубокие тройные и четверные эвтектики с очень низкими для циркония температурами плавления – от 690 до 860°С. Они предназначены для использования в качестве матричного материала для ураноемкого дисперсного топлива, применяемого в реакторах, в частности тепловых. На базе новых циркониевых матричных сплавов разработаны ураноемкие (на 25–50% выше, чем для стандартного твэла реакторов ВВЭР и PWR) топливные композиции с высокими теплопроводностью и совместимостью. Использование нового дисперсного топлива может способствовать улучшению нейтронно-физических характеристик реакторов, увеличению выгорания топлива, снижению его температуры и повышению работоспособности в режиме переменных нагрузок.