Регистрация / Вход
Прислать материал

Инновационные ультрамелкозернистые магниевые сплавы с повышенными усталостными, коррозионными и технологическими свойствами

Номер контракта: 14.583.21.0006

Руководитель: Виноградов Алексей Юрьевич

Должность: Зам директора

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
магниевые сплавы, технологии получения, интенсивные пластические деформации, микроструктура, усталость, механизмы деформации, коррозионная стойкость, термостабильность, акустическая эмиссия

Цель проекта:
1) Проект направлен на решении проблемы повышения технологической деформируемости магниевых сплавов 2) Целью проекта является разработка научных основ и технологических подходов создания сверхлёгких высокопрочных магниевых сплавов с контролируемой ультрамелкозернистой структурой и улучшенным комплексом функциональных свойств

Основные планируемые результаты проекта:
1) Получены образцы промышленного высокопрочного магниевого сплава ZK60 (Mg-6Zn-0.5Zr) в различном структурном состоянии после термо-механической обработки по схемам больших деформаций: равноканальное угловое прессование, всесторонняя изотермическая ковка и гибридных процессов, включающих различные схемы экструзии.
2) В зависимости от микроструктурных параметров исследован комплекс механических свойств в испытаниях на растяжение и усталость, а также микроструктура полученных образцов
3) Оригинальными методами in-situ, объединяющими преимущества методов акустической эмисси и прямых высокосокростных наблюдений, исследованы основные элементарные механизмы деформации сплавов – двойникование и дислокационное скольжение – в реальном времени в процессах растяжения, сжатия и циклической деформации.
4) Проведены систематические исследования малоцикловой усталости магниевых сплавов с различной микроструктурой. Установлено, что измельчение зерна значительно улучшает пластичность и свойства малоцикловой усталости выбранных сплавов, что является важным результатом, так как в металлах с другими типами кристаллической решетки наблюдается противоположная тенденция – измельчение зерна повышает прочность, но снижает пластичность и малоцикловые усталостные свойства.
5) Построена теоретическая модель деформационного поведения и кинетики двойникования, проведена ее экспериментальная проверка, а так же предложена концептуальная модель циклического деформирования и предельной прочности на основе дислокационно-кинетического подхода

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1). Конечным продуктом, создаваемом с использованием результатов проекта, является получение магниевого сплава с повышенными усталостными, коррозионными и технологическими свойствами
2). Новизна результатов подтверждается публикациями в рецензированных научных журналах с высоким рейтингом и патентной работой, а востребованность отражается, например, заключением соглашения о научном сотрудничестве с Университетом Кумамото (Исследовательский Центр Магния – ведущий мировой центр ) и ТГУ (Институт Перспективных Технологий). Проведен международный научный Симпозиум в Тольятти в 2015 г, “Advanced Materials Week -20015” по-священного магниевым сплавам. В работе симпозиума приняли участие 15 иностранных ученых из Японии, Кореи, Чехии, Австралии, в том числе иностранный партнер – проф. К.С. Шин.
3). Сопоставляя результаты работ с аналогичными работами, определяющими мировой уровень, можно утверждать, что они находятся на уровне лучших образцов, что подтверждается публикациями в журналах с наивысшим рейтингом (International Journal of Plasticity, IF=5.890).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) В развитии магниевых технологий и применении соответствующих сплавов нуждаются предприятия автомобильной и авиакосмической отраслей - ключевых для Самарской области ОАО "АвтоВАЗ", ОАО "Авиакор", ОАО "Кузнецов" и ОАО "РКЦ-Прогресс", заинтересованные в снижении веса своей продукции. Большой интерес к работам по проекту проявляет Соликамской Опытно-Металлургический комбинат.

2). Основным эффектом применения магниевых сплавов в замену алюминиевых сплавов и стали является снижение веса при сохранении и даже увеличении конструкционной прочности, снижение расхода топлива и повышение экологичности транспортных систем, увеличение полезной нагрузки. Выполнение данного проекта, центрированного вокруг понимании природы усталостных свойств магниевых сплавов – ключевых для инженерных применений, позволит сделать важный шаг для реализации цепочки, направленной на создание новых высокотехнологичных сплавов с улучшенными характеристиками, превышающего существующий мировой уровень.

Текущие результаты проекта:
1). В ведущихся в настоящее время экспериментальных исследованиях установлено, что, помимо улучшения свойств малоцикловой усталости, возрастает также и предел выносливости в многоцикловом режиме деформации, что является важным с практической точки зрения результатом, так как для большинства материалов свойства мало- и многоцикловой усталости являются взаимоисключающими.
Важным актуальным выводом по результатам проекта является то, что измельчение структуры магниевых сплавов методами больших пластических деформаций – эффективный инструмент управления их усталостными свойствами в широких пределах, который заслуживает дальнейшего изучения как с точки зрения понимания фундаментальных механизмов усталости, так и с точки зрения технологической применимости для улучшения свойств деформируемых магниевых сплавов.