Инновационные ультрамелкозернистые магниевые сплавы с повышенными усталостными, коррозионными и технологическими свойствами
Цели проекта:
1) Повышение технологической деформируемости магниевых сплавов
2) Разработка научных основ и технологических подходов создания сверхлёгких высокопрочных магниевых сплавов с контролируемой ультрамелкозернистой структурой и улучшенным комплексом функциональных свойств.
Выходные данные проекта:
Тема: Инновационные ультрамелкозернистые магниевые сплавы с повышенными усталостными, кор-розионными и технологическими свойствами
Заказчик работ: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Программа: Федеральная Целевая Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"
Конкурс: Проведение исследований в рамках международного многостороннего и двустороннего сотрудничества.
Приоритетное направление: Индустрия наносистем
Критическая технология: Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов
Шифр проекта: 14.583.21.0006
Руководитель работ: Виноградов Алексей Юрьевич
Зам. Руководителя работ: Мерсон Дмитрий Львович
Получатель/Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Иностранный партнер: Инновационный Центр Магниевых Технологий Школы Материаловедения и Технологии Материалов Сеульского Национального Университета
Продолжительность работ: от 20.11.2014г. до 31.12.2015г.
Итоговое финансирование проекта: 31,2 млн. руб.
Бюджетные средства: 15,6 млн. руб.,
Внебюджетные средства в том числе средства Иностранного партнера: 15,6 млн. руб.
Ключевые слова: магниевые сплавы, микроструктура, механизмы деформации, двойникование, акустическая эмис-сия, интенсивная пластическая деформация.
- Разработать феноменологическую модель процесса усталости с учетом основных действующих механизмов деформации: двойникование и дислокационное скольжение.
- Получить новые сведения о механике деформации при многоцикловой усталости промышленных магниевых сплавов с различной структурой.
- Разработать рекомендации к технологии получения магниевых сплавов с повышенным комплексом функциональных свойств: прочности и пластичности, усталости коррозии и термической стабильности.
- Изготовлены модельные моно- и поликристаллы чистого магния, а так же высокопрочного магниевого сплава ZK60 (Mg-6Zn-0.5Zr) в различном структурном состоянии после термомеханической обработки по схемам больших деформаций: равноканальное угловое прессование, всесторонняя изотермическая ковка и гибридных процессов, включающих различные схемы экструзии. Проведены электронно-микроскопические исследование и сделано описание микроструктуры. Подготовлены образцы и проведены in-situ испытания образцов моно- и поликристаллов чистого магния на растяжение, сжатие и циклическую деформацию с высокоскоростной видеосъемкой деформационного рельефа и процесса двойникования с измерением широкополосной акустической эмиссии.
- Установлено, что основные механизмы деформации магния и его сплавов - двойникование и скольжение - тесно связаны друг с другом и характер этой связи хорошо может быть идентифицирован в сигналах акустической эмиссии. Скорость видеосъемки 120000 кадров в секунду позволяет оценить нижнюю границу скорости зарождения двойников, но является недостаточной для разрешения деталей распространения. При циклических испытаниях ярко выражен процесс детвиннинга, вплоть до почти полного исчезновения двойников. Растяжение монокристалла и крупнозернистого поликристалла чистого магния на начальном этапе характеризуется значительной пластической деформацией и незначительным количеством образующихся двойников. Сжатие наоборот вызывает интенсивное двойникование без значительной видимой пластической деформации.
- Получены новые результаты о кинетике основных механизмах пластической деформации в чистом магнии при различных схемах нагружения.
- 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.
- 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.
- Достигнута договоренность и проведен научный Российско-Японско-Корейского Симпозиум в Тольятти в июне 2015 г, посвященный экспериментальным и теоретическим аспектам исследования высокопрочных магниевых сплавов с LPSO-структурой. Кроме того, достигнута договоренность о научном сотрудничестве с Университетом Кумамото (Исследовательский Центр Магния) и НИИ Прогрессивных технологий ТГУ. Университет Кумамото входит в пятерку ведущих инженерных школ Японии. Договор заключен в 2015 г.