В процессе гибки полособульбового профиля из стали типа 10ХН4МФА при степени деформации свыше 3% и нагреве токами высокой частоты зоны деформации до температуры закалки стали (960°С) происходит микроразрушение границ зерен, формирование хрупкого излома ударных образцов и снижение ударной вязкости стали. При повышении температуры нагрева зоны деформации до 1050°С хрупкого разрушения профиля во всем интервале степени деформации не происходит.

Рассмотрены особенности цементации штамповых сталей 5Х2МНФ и 5ХНСВ в азотисто-углеродной пасте для использования их в качестве материала для штамповых инструментов. Приведены результаты испытаний цементованных инструментов из стали марок 5Х2МНФ и 5ХНСВ, исследована микроструктура цементованных слоев. Проанализированы изменения концентрации углерода по глубине диффузионных слоев исследованных образцов.

Представлены результаты выбора рационального легирования и микролегирования хладостойких сталей с гарантированным пределом текучести 315–750 МПа на базе установления взаимосвязи фазовых превращений, структуры, механических свойств, характеристик работоспособности и содержания основных легирующих элементов. Разработаны количественные требования к различным параметрам структуры и их максимально допустимых различий по толщине листового проката до 100 мм в зависимости от категории прочности, технологии изготовления (термомеханической обработки с ускоренным охлаждением, закалки с отдельного печного или прокатного нагрева с высокотемпературным отпуском) для получения гарантированных характеристик прочности, хладостойкости (работы удара КV при температуре испытаний –60…–80°С, критических температур вязкохрупкого перехода Ткб и нулевой пластичности NDT) и трещиностойкости по критерию критического раскрытия в вершине трещины CTOD.

Продемонстрирован подход к назначению режимов старения гранулируемого жаропрочного никелевого сплава для дисков ГТД. По результатам исследования микроструктуры установлены оптимальные температуры старения. Проведены механические испытания материала с различной объемной долей карбидных фаз по границам зерен. Полученные результаты подтверждают правильность обнаруженных закономерностей.

Приведены результаты исследования структуры и механических свойств сварных соединений горячепрессованных панелей и профилей, изготовленных АО «Арконик СМЗ» из алюминиево-магниевого сплава марки 1565ч, в диапазоне температур от минус 165 до 150°С. Установлено, что при различных температурах испытаний характер изменения свойств сварных соединений прессованных панелей и профилей из сплава 1565ч, выполненных ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом АрДС с присадочным материалом СвАМг61, аналогичен изменению свойств сварных соединений катаных листов. При понижении температуры испытаний происходит низкотемпературное упрочнение сварных соединений – при криогенной температуре минус 165°С достигается прирост прочности, равный 20–30% прочности при температуре 20°С. Длительная выдержка сварных соединений при повышенной температуре (150°С) приводит к снижению прочности на 25–30% по сравнению с прочностью при температуре 20°С. Коэффициент прочности сварных соединений с усилением шва составляет не менее 0,9 фактической прочности основного металла при всех температурах испытаний.

Из металлических порошков различного химического состава методом селективного лазерного сплавления (СЛС) изготовлены стандартные образцы для механических испытаний. Было обнаружено, что прочностные характеристики всех СЛС образцов выше аналогичных показателей монолитных образцов идентичного химического состава. Установлено, что факторами повышения прочности являются наночастицы конденсации пара над зоной плавления и ультрамелкозернистое строение, формируемое на этапе кристаллизации.

Разработаны новые составы стекол, используемых для литья микропроводов в стеклянной изоляции. Выбрана базовая композиция системы SiO₂–B2O₃–MgO–BaO–Na₂O–K₂O, на основе которой за счет дополнительного легирования окислами PbO, Na₂O + K₂O, ZrO₂ и TiO₂ варьируются основные характеристики стеклотрубок. Предложенные составы стекол существенно расширяют спектр перспективных металлов и сплавов, используемых для получения литых микропроводов в стеклянной изоляции.

Приведены результаты исследований температурной и временнóй стабильности литых микро-проводов в стеклянной изоляции из резистивных сплавов систем никель – хром, кобальт – хром и медь – никель. Установлено, что микропровода из исследованных сплавов сохраняют температурную стабильность при температурах не ниже 350°С. Исследование временнóй стабильности показало, что изменений электросопротивления при длительном хранении микропроводов (до 1 года) в складских условиях не происходит, и, несмотря на высокую степень неравновесности сплавов при высокоскоростной закалке расплава, релаксационных явлений не наблюдается. Следовательно, исследованные микро-провода из сплавов на основе никеля, кобальта и меди являются весьма перспективным материалом для изготовления термостабильных резистивных элементов для прецизионного приборостроения.

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в порошковых смесях титана, бора и углерода получены композиционные порошки TiB – TiC – титановая связка с расчетным содержанием титановой связки 50 об. %. СВС порошки использованы для электронно-лучевой наплавки покрытий толщиной до 3 мм на подложку из титана ВТ1-0. Методами рентгеноструктурного анализа, оптической и растровой электронной микроскопии исследованы фазовый состав и микроструктура исходных порошков и наплавленных покрытий. На основе результатов исследования микроструктуры и профилей микротвердости в переходной зоне покрытие – подложка сделан вывод о надежной адгезии покрытия к подложке. Исследована зависимость твердости и абразивной износостойкости наплавленных покрытий от фазового состава наплавляемых порошков. Установлено, что по сравнению с титаном ВТ1-0 максимальное повышение твердости гибридных покрытий составляет 2,2 раза, а абразивной износостойкости – 4,3 раза. При этом эффект упрочнения и повышения износостойкости титановой матрицы частицами карбида титана и моноборида титана близок к показателям износостойкости покрытий, наплавленных СВС порошком TiB + Ti, но примерно в 5 раз меньше, чем износостойкость покрытий, наплавленных СВС порошком TiC+Ti.

Приведены результаты исследования интерметаллидного покрытия системы Ni–Ti, полученного при комплексном использовании метода холодного газодинамического напыления и лазерной обработки. Показана зависимость шихтового состава покрытия от состава исходной порошковой композиции. Исследованы структура, пористость, микротвердость покрытия, а также представлены результаты рентгенофазового анализа, подтверждающие наличие интерметаллидной фазы. Установлено повышение микротвердости более чем в 5 раз (до 632 HV) и уменьшение пористости в 25 раз (до 0,2%) после лазерной обработки. Исследование границы подложка – покрытие показало наличие взаимной диффузии.

Композиционные сплавы Cu–Cr–N получены in situ в условиях предкристаллизационной вибрации композиции расплав меди – порошок хрома при свободной насыпке порошка или при его компактировании в таблетку. В качестве азотирующего агента использован азот атмосферного воздуха. Структура сплавов представляет собой медную матрицу, упрочненную частицами хрома и многочисленными включениями нестехиометрических нитридов хрома Cr₂N_1–х Термодинамическим моделированием показано, что состав и количество нитридов хрома в композиционном сплаве Cu–Cr–N зависят от парциального давления азота над расплавом.

Исследовано влияние на свойства резин на основе бутилкаучука технического углерода N121, окисленного активными формами кислорода, в сравнении с канальным техническим углеродом К354. Выявлено, что введение окисленных образцов технического углерода N121 в состав резиновых смесей в сравнении с базовыми позволяет увеличить время начала подвулканизации резиновых смесей от 8,82 до 11,17 мин, повысить условную прочность при растяжении от 15,52 до 16,68 МПа, а также снизить их газопроницаемость. Установлено, что применение в резинах на основе бутилкаучука в качестве наполнителя технического углерода N121, окисленного 30%-ным пероксидом водорода, позволяет получить резины, близкие по свойствам к резинам, наполненным техническим углеродом К354.

Предметом исследования являются резиновые смеси на основе гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков (ГБНК) Therban, Zetpol, БНК-В с содержанием акрилонитрила от 34 до 49% и степенью ненасыщенности от 0,9 до 22% с серной, пероксидной и серно-пероксидной системами вулканизации. Цель исследования – определение влияния содержания акрилонитрила и степени ненасыщенности ГБНК на свойства резин в изделиях, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия топлив и масел при повышенных температурах.

Представлены результаты определения массового набухания резин в углеводородных средах и относительного удлинения в процессе термического старения на воздухе и в масле при повышенных температурах. Сделан вывод об использовании смеси ГБНК с максимальным содержанием акрилонитрила (49%) и низким (6%) и чрезвычайно низким (0,9%) содержанием остаточных двойных связей и серно-пероксидной системы вулканизации для расширения температурного предела эксплуатации изделий до 150°С.

Исследовано влияние многостенных углеродных нанотрубок на вулканизационные, динамические свойства при сдвиге и динамические свойства при осциллирующей нагрузке резин на основе цисизопренового каучука. Несмотря на отсутствие предварительной подготовки многостенных углеродных нанотрубок, с увеличением их концентрации уровень динамических свойств резин при осциллирующей нагрузке в высокоэластическом состоянии возрастает. Таким образом, определена возможность использования многостенных углеродных нанотрубок для создания резин с улучшенными динамическими свойствами.

Материаловедческий подход к управлению физико-механическими свойствами полимерных матриц требует оценки влияния модифицирующих добавок на технологические свойства эпоксидных композиций. От этого зависит выбор и назначение основных и второстепенных параметров технологического процесса для достижения оптимальных технико-экономических показателей технологического процесса и обеспечения заданного уровня качества изготовления деталей из ПКМ. В работе стандартными методами (вискозиметрия, термоаналитические методы) исследуются и сопоставляются важнейшие технологические свойства исходной эпоксидной композиции и модифицированной технологической добавки. Создана кинетическая модель процесса отверждения, проведено опытное изготовление образцов из наполненных углеродным длинноволокнистым наполнителем пластиков (пропитка под давлением, автоклавное формование), проведен их неразрушающий контроль.

Проведены исследования и получены экспериментальные данные о микроструктуре поверхности образцов эпоксидных углепластиков, прошедших длительное (до 5 лет) климатическое старение в различных климатических зонах России: в условиях промышленной зоны умеренного климата (Москва, МЦКИ); умеренного теплого климата (Геленджик – ГЦКИ); теплого влажного климата (Сочи – ГНИП РАН). Установлено, что определяющим при старении углепластиков является длительность комплексного воздействия климатических факторов: чем больше срок климатического старения, тем более существенные изменения происходят в микроструктуре поверхности материалов. На интенсивность процесса старения и степень микроструктурных изменений поверхности углепластиков влияют особенности климатической зоны. На основании анализа и систематизации результатов микроструктурных исследований установлены общие закономерности и особенности разрушения поверхности углепластиков после длительного воздействия климатических факторов.

В результате моделирования и экспериментальных исследований композиционных материалов, армированных углеродными тканями, определены основные параметры структуры углеродной ткани. Экспериментальные данные обработаны по стандартным методикам государственной системы обеспечения единства измерений. Сравнение прогнозируемых и экспериментальных значений параметров показало достаточно высокую точность разработанной механико-аналитической модели структуры углеродной ткани.

Обобщен опыт создания и применения скоростных подшипников скольжения центробежных насосов для судовых энергетических установок (СЭУ), тепловых электростанций (ТЭС), атомных электростанций (АЭС). Подшипники скольжения энергетических установок работают на перегретой воде до 200°С при скоростях скольжения 20–40 м/с. В отличие от металлов этим подшипникам не требуется дополнительной масляной смазки. Рассмотрены два антифрикционных углепластика – фенольный марки ФУТ-Б и новый полифениленсульфидный марки УПФС.

Приведены результаты микроструктурных исследований образцов, вырезанных из оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) из сплава Э110 на основе губчатого циркония после эксплуатации в условиях ВВЭР-1000 до достижения выгорания~35 МВт·сут/кгU. Показано, что в результате воздействия высоких температур и нейтронного облучения в материале оболочек твэлов происходят значительные изменения фазового состава: изменение размера, плотности и состава глобулярных частиц β-Nb, изменение состава выделений фазы Лавеса, образование дислокационных петель <а>-типа, формирование рядов мелкодисперсной фазы на основе ниобия, а также δ- и γ-гидридов. При этом основными структурными элементами, определяющими деградацию механических свойств сплава Э110 под облучением, являются дислокационные петли и выделения мелкодисперсной фазы ввиду их относительной большой объемной плотности. Полученные данные могут быть использованы для построения дозовых зависимостей микроструктурных изменений с целью прогнозирования остаточного ресурса как отдельных оболочек твэлов, так и тепловыделяющих сборок в целом.

В АО «ВНИИНМ» на основе циркониевого сплава Э635 разработаны модифицированные циркониевые сплавы Э635М и Э635опт и с оболочками из этих сплавов изготовлены опытные дисперсионные тепловыделяющие элементы (твэлы). Были проведены реакторные испытания (реактор МИР) и послереакторные материаловедческие исследования поведения оболочек твэлов под облучением, в том числе анализ микроструктуры и коррозионных повреждений, гидридных выделений и содержания водорода, определение кратковременных механических свойств, в сравнении со штатными циркониевыми сплавами Э110 и Э635. Положительные результаты исследований позволяют рекомендовать сплавы Э635М и Э635 опт для использования в качестве оболочек твэлов активных зон с повышенными ресурсными характеристиками.

Процесс радиационного контроля осуществляется системой, в состав которой входят собственно объект контроля, источник излучения, детектор, дефектоскопист. При взаимодействии объекта контроля с излучением формируется его радиационное изображение в виде распределенной мощности дозы излучения в соответствии со свойствами объекта контроля. На этом этапе формируется полезная информация об объекте контроля, которая в дальнейшем при преобразовании радиационного изображения в оптическое частично теряется, частично искажается, вуалируется шумом. Анализ оптического изображения проводит дефектоскопист, от физического и эмоционального состояния которого зависит результат контроля. В настоящей работе проведен поэтапный анализ всей системы радиационного контроля. Первый этап – формирование радиационного изображения. Для теоретической оценки размеров минимального выявляемого дефекта системы рентгеновского контроля были использованы пространственно-частотный анализ и аналитический метод, установлены минимальные размеры дефекта, для которого радиационное изображение будет сформировано в зависимости от свойств источника излучения и объекта контроля. Второй этап – преобразование радиационного изображения в оптическое. Приведено описание моделирования этого процесса, а также получена модель того, как дефектоскопист видит рентгенограмму и принимает решение о состоянии объекта контроля. Исследовано формирование оптического изображения методом цифровой радиографии и определен критерий выбора энергии излучения при использовании в качестве детектора цифровой техники.