О проекте

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА 

Разработка наукоемких производственных технологий и опытно-экспериментального оборудования для создания новых градиентных, бимодальных и гетерогенных металлических наноматериалов повышенной прочности и пластичности для перспективных конструкционных применений в авиационной, автомобильной, военной и других отраслях промышленности.

ЗАДАЧИ ПРОЕКТА 

1. Разработка и теоретико-экспериментальное исследование новых промышленно-применимых методов деформационного наноструктурирования, основанных на применении перспективных процессов асимметричной прокатки, асимметричной криопрокатки, асимметричной аккумулирующей прокатки, использующих принципы интенсивной пластической деформации и преимущества немонотонных схем обработки, для получения градиентных, бимодальных и гетерогенных наноматериалов, обладающих одновременно высокой механической прочностью и технологической пластичностью;
2. Исследование закономерностей формирования специальных структурных состояний в металлах и сплавах в зависимости от механической схемы деформации (сдвиг, растяжение, сжатие) и величины гидростатического давления; типа кристаллической решетки и величины энергии дефекта упаковки материала; вклада видов деформации (дислокационное скольжение, двойникование) и развития ротационных мод деформации; кинетики фазовых превращений, выделения и растворения частиц, ликвационных явлений примесных атомов (сегрегаций), инициированных интенсивной пластической деформацией; исходной температуры обработки и тепловых эффектов, возникающих при деформационном разогреве и разогреве от контактного взаимодействия инструмента с заготовкой и степени диссипации тепловой энергии; вклада постдеформационных термических воздействий;
3. Развитие подходов «зернограничной инженерии», включая разработку способов управления структурой границ, регламентированного снижения их неравновесности и образования зернограничных сегрегаций путем варьирования режимов интенсивной пластической деформации в сочетании с тепловой обработкой, в том числе, криогенной, для получения новых градиентных, бимодальных и гетерогенных наноматериалов, обладающих одновременно высокой механической прочностью и технологической пластичностью; экспериментальные исследования с использованием современных методик аттестации микроструктуры и механического поведения исследуемых материалов (просвечивающая и растровая электронная микроскопия, EBSD, рентгеновская дифрактометрия);
4. Разработка структурно-механических моделей деформационного измельчения зерен для описания взаимосвязи между скалярными и векторными характеристиками деформированного состояния металла, дефектами структуры и механическими свойствами металлов и сплавов;
5. Разработка технологии асимметричной прокатки, обеспечивающей целенаправленное формирование градиентных наноструктурных состояний (размер зерен, плотность дислокаций, текстура, неравновесные границы зерен, нанодвойники, зернограничные сегрегации, наночастицы) в металлах и сплавах; компьютерное мультимасштабное моделирование (макро-, мезо-, микроуровень) и экспериментальное исследование закономерностей влияния типа градиентных структур на соотношение «прочность-пластичность» металлических наноматериалов;
6. Разработка технологии асимметричной криопрокатки, реализующей совмещенные схемы сверхвысокого сдвига и сжатия в условиях криогенных температур (-153…-196 ºС), и обеспечивающей формирование в обрабатываемых металлах бимодальной структуры, состоящей из субмикрокристаллической (100-500 нм) матрицы, ответственной за прочность, и «больших» зерен микронного (1-3 мкм) диапазона, ответственных за пластичность; теоретические и экспериментальные исследования механизма создания и кинетики эволюции бимодальных структурных состояний, а также установление закономерностей влияния способов и условий обработки на объемную долю «больших» зерен микронного диапазона в субмикрокристаллической матрице;
7. Разработка технологии асимметричной аккумулирующей прокатки для синтеза гетерогенных металлических наноматериалов (двухслойные и многослойные нанокомпозиты) в различных сочетаниях структурного состояния слоёв: ультрамелкозернистый, градиентный, бимодальный, крупнозернистый; исследование закономерностей влияния структурных композиций и количества слоёв на соотношение «прочность-пластичность» гетерогенных металлических наноматериалов;
8. Разработка конструкторской и технологической документации, изготовление и испытание опытно-экспериментального прокатного стана, не имеющего аналогов в РФ, для практической реализации новых наукоемких технологий асимметричной прокатки, криопрокатки, асимметричной криопрокатки, аккумулирующей прокатки, асимметричной аккумулирующей прокатки для получения опытных образцов градиентных, бимодальных и гетерогенных металлических наноматериалов с повышенной прочностью, улучшенной пластичностью и трещиностойкостью;
9. Создание научно-исследовательской лаборатории «Механика градиентных наноматериалов» в НИИ Наносталей ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова» для обеспечения трансфера результатов исследований в практическую область реального сектора экономики.