Регистрация / Вход
Прислать материал

Фундаментальные и прикладные аспекты усталостного разрушения и получения оптимальных свойств в наноструктурных титановых сплавах

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.5101
Организация
ФГБОУ ВО "УГАТУ"
Руководитель работ
Виноградов Алексей Юрьевич

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Семенова Ирина Петровна

Этапы проекта

1
05.10.2009 - 15.11.2009
По результатам НИР было установлено следующее:
1. В техническом титане Grade 4 формирование УМЗ структуры с размером зерен/субзерен 0,3-0,4 мкм преимущественно равноосной морфологии и большеугловыми границами достигается при РКУП и достижении степени деформации е≈8 при температуре обработки 450оС.
2.Определены режимы комбинированной обработки Ti Grade 4, сочетающей РКУП (8 проходов, температура 450С по маршруту Вс) и теплую прокатку, которая приводит к формированию наноструктуры с размером зерна в диапазоне 0.1…0.15 мкм, коэффициентом формы не более 2.
3. В двухфазном сплаве ВТ6 наиболее однородная УМЗ структура с размером зерен/субзерен 0.6 мкм равноосной формы формируется при РКУП на оснастке 120о при температуре 700оС по маршруту Вс в течение 4…6 проходов.
4. Определены режимы комбинированной ИПД – обработки сплава ВТ6, включающей РКУП и последующую экструзию при температуре 300оС с достижением коэффициента вытяжки до 1.2, которая позволяет формировать УМЗ структуру, характеризующейся средним размером зерен -фазы около 250 нм, и занимающей до 80% объема прутка.
5. По разработанным режимам получены лабораторные образцы в виде прутков из наноструктурного титана Grade 4 и сплава ВТ6.
В течение отчетного периода 2 ноября 2009 на базе Института Физики перспективных материалов (ИФПМ) при НИЧ ГОУ ВПО УГАТУ проведен научный семинар на тему: «Дислокационные структуры при циклической деформации металлов» с участием приглашенного руководителя работ профессора Виноградова А.Ю. и научных сотрудников, аспирантов ИФПМ, кафедры нанотехнологий и физики металлов.
Развернуть
2
16.11.2009 - 15.12.2009
По результатам НИР было установлено следующее:
1. Показано, что за счет формирования НС состояния (РКУП + ТП) в Ti Grade 4 удается значительно повысить прочность по сравнению с крупнозернистым состоянием почти в 2 раза (σв до 1310 ± 20 МПа). При этом пластичность снижается с 30 до 12 %, что является достаточным для последующей механической обработки.
2. Формирование УМЗ структуры с размером зерен -фазы около 300 нм в сплаве ВТ6, используя РКУП с последующей теплой экструзией, позволяет увеличить прочность с 970 до 1370 МПа с сохранением хорошей пластичности (относительное удлинение 10%).
3. Показано, что дополнительная деформационная обработка УМЗ титана Grade 4 в температурно-скоростных условиях, близких к условиями проявления сверхпластичности, а именно, при температуре 450 С и диапазоне скоростей 10-2…10-4 с-1 приводит к значительной эволюции структуры, в частности, трансформации вытянутых зерен в равноосные со средним размером 100 нм, увеличению доли большеугловых границ зерен до 80 % и, как результат, повышению прочности до 1550 МПа и пластичности до 14 %.
4. Формирование зерен преимущественно равноосной формы со средним размером зерна 250 нм и улучшенной структурой границ в УМЗ сплаве ВТ6 привело к дополнительному повышению прочности (до 1380 МПа) и пластичности (до 15%).
По результатам НИР, полученных на 2 этапе работ, проводились активные дискуссии с руководителем профессором Виноградовым А.Ю., в которых принимали участие аспиранты и студенты кафедры нанотехнологий. Полученные результаты планируется использовать в учебных дисциплинах для подготовки специалистов по специальности «Наноматериалы». Результаты НИР были представлены в диссертации Якушиной Е.Б. «Исследование физико-механических и коррозионных свойствнаноструктурного титана для применения в технике и медицине».
Защита состоялась 30 июня 2009 г. на заседании совета Д 002.080.02 при Институте сверхпластичности металлов РАН.
19 ноября 2009 года на заседании диссертационного совета Д 212.111.03 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университете им. Г.И.Носова состоялась защита докторской диссертации Рааба Г.И. « Развитие научных основ технологий интенсивной пластической деформации и создание оборудования по схеме равноканального углового прессования для получения ультрамелкозернистых металлических полуфабрикатах».
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
3.1 Проведение усталостных испытаний образцов из исследуемых материалов в крупнозернистом и наноструктурном состояниях.
3.2 Исследования структур образцов после
усталостных испытаний методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с целью изучения механизмов эволюции наноструктур при циклической деформации и механизмов ее деградации.
3.3 Фрактографические исследования поверхностей образцов после усталостных испытаний с целью изучения механизмов разрушения в процессе циклических испытаний.
3.4. Проведение научного семинара на тему:
«Физические принципы управления усталостными свойствами материалов»
Развернуть
4
01.07.2010 - 15.09.2010
4.1 Разработка теоретических моделей усталостного поведения наноструктурных титановых материалов на основе оригинального структурно-чувствительного дислокационно- кинетического подхода.
4.2 Обобщение экспериментальных результатов и составление единой базы данных «структура - свойства» с целью формирования направлений для
дальнейшей оптимизации свойств и расширения результатов на другие материалы.
4.3 Проведение патентных исследований.
4.4 Проведение технико-экономической оценки полученных результатов НИР.
4.5 Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс по специальности «Наноматериалы» .
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.5 Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИМАШ РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 24 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Организация
МАИ
профинансировано
Тема
Исследование механического поведения и функциональных характеристик наноструктурных титановых сплавов с памятью формы, подвергнутых импульсным воздействиям.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Объемные наноструктурные титановые материалы и стали для инновационных применений.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Научно-методическое и организационно-техническое обеспечение проведения конференции «Физико-химические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение».
Продолжительность работ
2009, 5 мес.
Бюджетные средства
0,5 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка наноструктурных алюминиевых сплавов
Продолжительность работ
2013, 8 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
9
Тема
Разрушение и деформирование материалов, в том числе материалов с памятью формы и наноструктурных материалов.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
5