Оренбургский государственный университет

Разработка научных основ повышения прочности и коррозионной стойкости наноструктурированных металлических материалов и покрытий

Руководитель проекта — д.т.н., профессор Г.В. Клевцов

Цель работы: Повышение прочности и коррозионной стойкости наноструктурированных металлических материалов за счет фазовых превращений и нанесения ионно-плазменных покрытий.

Задачи проекта:

1. Изучение структуры и фазовых превращений в наноструктурированных металлических материалах, происходящих при воздействии температуры и сильных магнитных полей.
2. Изучение прочности и механизмов разрушения наноструктурированных металлических материалов без покрытия и с покрытием при различных видах нагружения.
3. Разработка технологии нанесения ионно-плазменных покрытий на наноструктурированные металлические материалы.
4. Изучение влияния покрытий на коррозионную стойкость наноструктурированных металлических материалов.

Решение поставленных задач предполагает применение локальных методов исследования структуры материала, таких как растровая электронная микроскопия, рентгеноструктурый анализ и др.

Исследован механизм разрушения широкого класса материалов с ОЦК и ГЦК структурой с различным размером зерна, в т. ч. и в наноструктурированном состоянии при ударном нагружении (сталь 10 и сталь AISI 304), статическом нагружении (магниевого сплава АМ60) и усталостном нагружении (титан и титановый сплав Ti-6Al-4V). Установлены некоторые частные закономерности разрушения данных материалов.

Проведенные исследования подтвердили ранее установленный факт протекания обратных мартенситных ε→γ превращений в метастабильной аустенитной стали (на примере стали 40Х6Г18Ф). Изучена кинетика данных превращений в зависимости от времени выдержки стали в магнитном поле.

Разработан технологический процесс нанесения на металлические изделия ионно-плазменных покрытий на установке типа ННВ. Технология использована для нанесения покрытий на образцы из наноструктурированной стали 10. Кроме того, нанесены покрытия на образцы методом электроискрового легирования на установке ALIER-52.

Степень внедрения:

1. В Оренбургском филиале ФГУ МНТК "Микрохирургия глаза" им. акад. С. Н. Фёдорова проходит испытание инструмент для микрохирургии глаза из наноструктурированного титана.
2. Внедрение в учебный процесс: разработана и утверждена ученым советом ГОУ ОГУ магистерская программа "Физика металлов и нанокомпозитов".

Рекомендации по внедрению: Оренбургский филиал ФГУ МНТК "Микрохирургия глаза" им. акад. С. Н. Фёдорова, ПО "Стрела", ГОУ ОГУ.

Область применения: авиационная техника, медицина и др., инструментальное производство, нефтегазовый комплекс, образование: магистерские программы, новые курсы по технологии получения и свойствам наноматериалов.

Значимость работы: изучены механизмы разрушения наноструктурированных металлических материалов; разработана технология нанесения ионно-плазменных покрытий на поверхность наноструктурированных материалов; исследовано новое физическое явление — обратных мартенситных ε→γ превращений в аустенитных сталях под действием магнитных полей.