Исследовано влияние микролегирования ниобием, а также ниобием совместно с ванадием на механические свойства высокопрочной хромоникельмолибденовой стали после термического улучшения. Определены механические свойства стали при варьировании температуры отпуска от 580 до 660°С и его продолжительности от 1 до 16 ч, а также при использовании технологии закалки с прокатного нагрева и отдельного печного нагрева с последующим отпуском. Показано, что после закалки и отпуска в интервале температур 580–660°С высокопрочной стали композиции Cr–Ni–Cu–Mo, легированной 0,02%Nb и 0,07%V, предел текучести ее выше, чем стали, легированной только ниобием (0,05%), при незначительном снижении ударной вязкости и пластичности. Увеличение суммарного содержания основных легирующих элементов не приводит к значимому изменению механических свойств в исследованном интервале температур отпуска. Закалка с прокатного нагрева позволяет повысить прочность стали при сохранении вязкопластических свойств на высоком уровне, причем повышение прочности наиболее заметно для стали, микролегированной только ниобием.

Изучены процессы динамической и статической рекристаллизации, протекающие при различных вариантах пластической деформации (схема обжатий, температура деформации) низкоуглеродистой низколегированной стали. Моделирование термомеханической обработки с последующим комплексным анализом микроструктуры выполнено на установке Gleeble 3800. Проведенные исследования позволили выявить термодеформационные условия формирования мелкодисперсной однородной структуры стали. В заключение приведены результаты опробования в промышленных условиях разработанных режимов горячей прокатки листового проката.

Рассмотрены особенности структуры и характерные изменения механических свойств металла рабочих лопаток 4-й ступени турбины ГТЭ-45-3 после эксплуатации в реальных условиях с наработкой от 13 000 до 100 000 ч. Для исследования изменения состояния материала при разных наработках, определения степени влияния термической обработки на регенерацию микроструктуры и восстановление механических свойств сплава после разных сроков эксплуатации использованы нестандартные методы – релаксационные испытания на миниатюрных образцах для определения физического предела текучести, предела микропластичности и количественная оценка коэффициента пластичности материала по экспериментальным значениям твердости. Эти методы позволяют выявить изменения, происходящие в микрообъемах материала и прогнозировать работоспособность изделия в целом.

Исследована неоднородность структурного состояния псевдо-α-сплава титана ВТ41 после горячей осадки. Проведен анализ распределения деформации при осадке и особенности формирования каждой из структурных составляющих образца. Глобулярные зерна деформировались по механизму межзеренного проскальзывания. Наибольший вклад в пластическую деформацию внесли β-зерна и α-пластинки. Пластинчатые зерна α-фазы в зоне локализации деформации претерпели рекристаллизацию. Размер зоны, в которой произошла рекристаллизация, совпадает с зоной локализации деформации, оцененной по макроструктуре. При закалке заготовки β-фаза в центре образца распадается на α-пластинки, а в приповерхностных областях – на более мелкие зерна, представляющие, вероятно, игольчатый мартенсит α-титана. Снижение микротвердости в центральных областях может быть обусловлено как прохождением рекристалллизации, так и тем, что поверхностные слои подверглись закалке на мартенсит.

Представлены результаты исследований напряженно-деформированного состояния меди М0б после деформации методом равноканального углового прессования (РКУП). Определен уровень макрои микронапряжений в меди после РКУП по разным режимам. Показано различие в зависимости от схемы нагружения прочностных свойств, деформационной пористости и параметров тонкой структуры меди.

Приведены результаты испытания литых микропроводов в стеклянной изоляции на плотность тока, приводящую к плавлению металлической жилы, а также исследована их структура. Получены высокие значения плотности токов плавления, что позволяет рекомендовать литые микропровода для использования в качестве малобазных предохранителей от токовых перегрузок в электротехнических схемах.

Приведены результаты исследований по разработке технологии получения плакированных и поверхностно легированных порошковых материалов методом высокоскоростного механоситеза в дезинтеграторной установке матричных порошков фехраля и твердых наноразмерных частиц карбида вольфрама в присутствии активной газовой фазы (азота).

Работа посвящена актуальному вопросу – разработке композиционных наноструктурированных порошковых материалов. Представлены результаты исследований по созданию порошков на основе системы алюминий – нитрид кремния. Проведены комплексные исследования состава, структуры и свойств порошковых материалов, а также покрытий на их основе, сформированных сверхзвуковым холодным газодинамическим напылением. Обнаружено, что высокоэнергетическая обработка порошковой смеси алюминия с нановолокнами нитрида кремния обеспечивает формирование композиционного порошка с образованием новой фазы типа Si_(1-х)AlхO_(1-х)N_х, которая дополнительно повышает твердость напыляемых покрытий.

Приведены результаты исследований по разработке технологии получения износостойкого функционально-градиентного покрытия путем вариации состава газовой фазы в гетерофазном потоке при сверхзвуковом холодном газодинамическом напылении. Покрытие имеет высокую микротвердость (до 12 ГПа) на периферийных слоях, и его износостойкость в 3 раза выше, чем покрытий, полученных по традиционной технологии.

Исследованы особенности процесса получения порошковой композиции из сплава на основе системы Al–Zn–Sn. Разработана технология получения порошков оптимального состава, включающего Al; 6–11%Zn; 6–11%Sn; 2–4%Si; 0,6–0,8%Ce. Из полученных порошков с использованием метода сверхзвукового холодного газодинамического напыления были изготовлены функциональные износостойкие покрытия, рекомендуемые для практического использования в изделиях прецизионного и энергетического машиностроения.

Представлены результаты термодинамических расчетов окислительных процессов, протекающих в ленте магнитного сплава 71КНСР при лазерной обработке на воздухе и в среде аргона. Кинетическая оценка скоростей протекания реакций осуществлена на основе уравнения Аррениуса. Результаты аналитических расчетов свидетельствуют о том, что снижение уровня магнитных свойств сплава, подвергнутого лазерной обработке в воздушной среде, в большей степени определяется формированием оксидов железа Fe₂O₃ и Fe₂O₄. Химический элементный анализ состава образцов после лазерного конфигурирования в среде аргона выявил, что содержание в их составе кислорода значительно меньше, чем в образцах, подвергнутых конфигурированию на воздухе. Анализ образцов с помощью сканирующей электронной и магнитно-силовой микроскопии подтвердил сохранность магнитных свойств после обработки в среде аргона. Разработанная технология применяется для изготовления чувствительного элемента феррозондового инклинометра.

Для решения важной проблемы отечественного машиностроения, а именно, повышения ресурса длинноразмерных лопаток турбин энергетических газотурбинных установок, эксплуатируемых на тепловых электростанциях, было разработано жаростойкое покрытие системы Ni–Co–Cr–Al–Y с интерметаллидным фазовым составом (β-NiAl + γ′-Ni₃Al). Покрытие было нанесено методом высокоэнергетического плазменного порошкового напыления и предназначено для защиты рабочей поверхности лопаток от высокотемпературного и эрозионного воздействия газового потока. Приведены результаты исследований микроструктуры и фазового состава покрытия в исходном состоянии, после лабораторных испытаний жаростойкости и в постэксплуатационном состоянии (с наработкой ~29 000 ч в реальных условиях эксплуатации газотурбинного двигателя энергетической установки ГТЭ-45-3 на тепловой электростанции). После длительной эксплуатации установлено уменьшение содержания интерметаллидной фазы β-NiAl в фазовом составе, увеличение размера пор и снижение твердости покрытия. При этом сохраняются эрозионная стойкость и жаростойкие свойства покрытия, имеется достаточный ресурс долговечности.

Исследован механизм контактного взаимодействия при сухом скольжении вольфрама по стали под воздействием электрического тока высокой плотности. Было показано, что вольфрам вызывает сильный износ контртела из закаленной стали за счет неограниченного пластического течения поверхностного слоя стали при плотности тока до 150 А/см² . Это указывает на невозможность достижения удовлетворительных характеристик такого контакта. Низкие электропроводность и износостойкость контакта вольфрам/сталь были представлены в сравнении с известными высокими характеристиками контакта медь/сталь в этих же условиях. Данные рентгеновского фазового анализа поверхности скольжения стального контртела позволили утверждать, что причиной неудовлетворительного скольжения вольфрама было отсутствие необходимой концентрации оксида FeO на поверхности скольжения стали.

В НИЦ «Курчатовский институт» – ГосНИИгенетика разработан простой и экологически безопасный способ получения стабильных наночастиц сульфидов металлов NpAg₂S, NpCdS и NpZnS с использованием различных штаммов микроорганизмов в водном растворе солей – источников металлов и серы. Концентрация наночастиц в водных суспензиях составляет 1–4 мг/мл. С использованием методов электронной микроскопии, спектрофлуориметрии, динамического светорассеяния определены основные характеристики биогенных наночастиц: форма, распределение по размеру, кристаллическая структура, эффективный диаметр, уровень люминесценции, ζ-потенциал. По своим характеристикам эти наночастицы отнесены к квантовым точкам. Установлено, что стабильность наночастиц в водных суспензиях обусловлена адсорбированными на поверхности наночастиц белковыми молекулами, которые поставляются клетками микроорганизмов. Проведена эффективная иммобилизация биогенных наночастиц на поверхность различных полимерных носителей. Биогенные наночастицы могут быть использованы наряду с наночастицами, полученными физико-химическими методами, в качестве флуорофоров для визуализации биологических процессов, фотокатализаторов как элементы солнечных батарей, для создания новых нанокомпозитных материалов.

В современном машиностроении широкое распространение для использования в качестве виброизоляционного материала получили полиуретановые эластомеры. Среди большого разнообразия материалов, предлагаемых для изготовления амортизаторов, не существует более совершенного конструкционного материала, чем полиуретан. В настоящей работе приведены результаты экспериментальных исследований виброизоляционных свойств полиуретана по двум параметрам из пяти. На основании предварительных испытаний отдано предпочтение одному из трех предложенных для испытаний материалов. В качестве критериев оценки виброизоляционных свойств полиуретановых эластомеров выбран коэффициент поглощения энергии и ползучесть эластомера. Для окончательного обоснованного выбора полиуретанового эластомера для изготовления амортизаторов необходимо проведение дополнительных испытаний.

Одним из перспективных направлений материаловедения является разработка «умных» материалов, обладающих высоким уровнем как конструкционных, так и функциональных характеристик. Измерение электрического сопротивления полимеров при постоянном токе, в частности эластомеров, модифицированных углеродными нанотрубками (УНТ), при испытаниях на сжатие, растяжение, кручение является актуальным в электротехнике, машиностроении, авиакосмической отрасли. Деформация эластомеров при разных видах испытаний приводит к деструкции макромолекул и структурированию материала в целом. Поэтому большое значение приобретает исследование влияния модифицирующего наполнителя УНТ на свойства композиции на основе эластомеров. При сжатии, растяжении или кручении наномодифицированных эластомеров наряду с взаимным перемещением фрагментов макромолекул и макромолекулярных агрегатов происходит также перемещение частиц модификатора, который в целом определяет транспорт электронов в полученной структуре, а также влияет на физикомеханические параметры композиционного материала. Для проведения исследований были изготовлены композиции на основе эластомеров с различным процентным содержанием модифицирующего наполнителя УНТ. Для исследования и выявления соответствующих зависимостей была изготовлена измерительная система, позволяющая определять значения электрического сопротивления при механических нагрузках на композиционный материал с различным содержанием УНТ в составе полимерной матрицы. На основании полученных результатов было установлено, что электрическое сопротивление композитов на основе эластомеров, модифицированных 1–2,5 мас.% УНТ, на участке сжатия от 0 до 100 Н уменьшается. На участке действия силы сжатия на композит 100–350 Н электрическое сопротивление остается неизменным. При растяжении композитов на основе эластомеров, модифицированных 2–2,5 мас.% УНТ, на 30–40% электрическое сопротивление увеличивалось от 5·10³ до 1,9·10⁷ Ом.

Выполнены теоретические исследования деформации структуры углеродной ткани. Получены функциональные зависимости между механическими характеристиками ткани и параметрами строения углеродных нитей, механическими характеристиками углеродных нитей и параметрами строения и технологическими параметрами ткани. На основе теоретических исследований построены механикоаналитические модели деформации структуры углеродной ткани.

В обзоре приведен анализ мировых тенденций текущих исследований в области полимерных композиционных материалов из углеродных волокон (углепластиков). Подробно рассмотрены исследования, проведенные в 2018 году. По сумме финансирования отмечены четыре приоритетных направления. К ним относятся переработка углепластиков, оптимизация процессов их производства, применение углепластиков в авиационной и судостроительной промышленности. Данный обзор может способствовать определению наиболее приоритетных и актуальных исследований, которые проводятся в настоящее время и будут проводиться в ближайшем будущем.

С целью снижения стоимости сварочных работ и повышения качества и производительности сварки деталей из хладостойких сталей больших толщин при строительстве нефтедобывающих платформ разработаны конструкции технологической оснастки и приспособления для электронно-лучевой сварки, включающие стапели перемещения электронной пушки по стыку, систему видеонаблюдения за процессом сварки и механизм подачи сварочной проволоки. Разработано программное обеспечение управления перемещения изделия и электронно-лучевой пушки.

Представлены результаты исследования питтинговой коррозии алюминиевых сплавов с разными системами легирования после натурно-ускоренных испытаний. Показаны преимущества лазерной сканирующей микроскопии при анализе питтинговой коррозии, позволяющей значительно повысить точность измерений по сравнению с металлографическим методом. При длительных натурно-ускоренных испытаниях исследованы особенности кинетики роста питтинга, показана роль питтинговой коррозии в части определения склонности сплава к локальному коррозионному разрушению.