| Руководитель направления: | Салищев Геннадий Алексеевич |
| Ведущие ученые в данной области: | Банных О.А., Счастливцев В.М., Каблов Е.Н., Рыбин В.В., Сагарадзе В.В., Макаров А.В., Баринов С.М., Рудской А.И., Алымов М.И., Карпов М.И., Левашов Е.А., Глезер А.М., Кайбышев Р.О., Беляков А.Н., Гринберг Б.А., Бродова И.А., Пушин В.Г., Попов А.А., Салищев Г.А., Жеребцов С.В., Добаткин С.В., Валиев Р.З., Ночовная Н.А., Поварова К.Б., Чувильдеев В.Н. и др. |
| Код ГРНТИ: | 29.19.00; 53.49.00 |
Образовательное структурное подразделение (институт): Институт инженерных и цифровых технологий.
Структурное подразделение (лаборатория, кафедра и др.): Лаборатория объемных наноструктурных материалов.
Состав (с указанием руководителя):
1. Руководитель: Геннадий Алексеевич Салищев, д.т.н., заведующий лабораторией
2. Жеребцов Сергей Валерьевич, д.т.н., ведущий научный сотрудник
3. Степанов Никита Дмитриевич, к.т.н, старший научный сотрудник
4. Панов Дмитрий Олегович, к.т.н, старший научный сотрудник
5. Наумов Станислав Валентинович, к.т.н, старший научный сотрудник
6. Шайсултанов Дмитрий Георгиевич, к.т.н, научный сотрудник
7. Юрченко Никита Юрьевич, к.т.н, научный сотрудник
8. Климова Маргарита Викторовна, к.т.н, научный сотрудник
9. Озеров Максим Сергеевич, к.т.н., научный сотрудник
10. Соколовский Виталий Сергеевич, научный сотрудник
11. Клименко Денис Николаевич, младший научный сотрудник
12. Панина Евгения Сергеевна, аспирант, младший научный сотрудник
13. Семенюк Анастасия Олеговна, аспирант, младший научный сотрудник
14. Поволяева Елизавета Андреевна, аспирант, младший научный сотрудник
15. Черниченко Руслан Сергеевич, аспирант, младший научный сотрудник
16. Ноздрачева Елена Ивановна, аспирант, младший научный сотрудник.
Актуальность научного направления.
Возможности традиционных подходов к созданию новых сплавов и технологий во многом исчерпаны и уже не приводят к существенному повышению свойств. Так, разработка металлических материалов заключается в подборе легирующих элементов для получения требуемых характеристик сплава, основанного на одном компоненте. Однако вариативность подбора легирующих элементов уже практически ограничена. В тоже время технологии изготовления изделий во многом не учитывают особенности образования фаз в ходе обработки, многоуровневый характер структуры, масштаб и распределение структурных элементов, что зачастую не позволяет достигнуть высоких значений механических и технологических свойств сплавов и их оптимального баланса. Между тем, в настоящее время значительное внимание со стороны материаловедов всего мира привлекают так называемые высокоэнтропийные сплавы. Этот интерес обуславливается несколькими факторами. Во-первых, концепция высокоэнтропийных сплавов открывает огромные возможности для создания новых сплавов со структурами и свойствами, отличными от таковых для “традиционных” сплавов, основанных на одном компоненте. Во-вторых, некоторые из уже исследованных сплавов продемонстрировали привлекательные механические свойства: сочетание высокой пластичности и прочности при комнатной температуре, рекордные значения ударной вязкости и вязкости разрушения при комнатной и криогенной температурах, высокую удельную прочность при повышенных температурах и другие. При таком подходе к поиску новых композиций выявляется еще одно направление исследований, вследствие огромного числа возможных вариантов составов сплавов. В первую очередь, это разработка новых методов и алгоритмов, апробирование существующих для поиска новых композиций. С другой стороны, большое внимание привлекает вклад различных действующих механизмов деформации (дислокационное скольжение, механическое двойникование), индуцированных фазовых превращений и их влияние на механическое поведение и свойства сплавов.
Как в новых, так и в известных промышленных сплавах существенное улучшение механических и технологических свойств может быть реализовано с учетом микроструктурного дизайна, с учетом которого оптимизируются не только параметры структуры, но и технологические режимы. Между тем, недостаточно исследований, систематически связывающих, с одной стороны, состав, структуру, механизмы деформации и упрочнения, индуцированные фазовые превращения, а с другой, механические и технологические свойства. Таким образом, постановка таких исследований является, несомненно, актуальным для материаловедения металлических материалов и развития технологий изготовления изделий перспективной техники.
Таким образом, в рамках данного направления осуществляется разработка подходов и алгоритмов прогнозирования составов перспективных сплавов на новой методологической основе, повышении комплекса механических, технологических и эксплуатационных свойств путем микроструктурного дизайна новых и промышленных сплавов, создании на этой основе эффективных технологических решений, обеспечивающих изготовление образцов перспективной техники.
Направления исследований:
1. Титановые сплавы для авиакосмической промышленности.
2. Жаропрочные высокоэнтропийные сплавы и керамики для авиакосмической промышленности.
3. Интерметаллидные сплавы авиакосмического применения.
4. Металл-матричные композиты биомедицинского применения.
5. Стали и высокоэнтропийные сплавы на аустенитной основе для криогенных применений.
6. Технологии аддитивного производства сложнопрофильных деталей из высокоэнтропийных сплавов и магнитомягких материалов.
7. Технологии упрочнения лазерным «ударом» лопаток газотурбинных двигателей из титановых сплавов.
8. Высокоэффективные технологии сварки плавлением малопластичных сплавов.
Основные публикации (за последние 5 лет):
1. M. Ozerov, M. Klimova, V. Sokolovsky, N. Stepanov, A. Popov, M. Boldin, S. Zherebtsov, Evolution of microstructure and mechanical properties of Ti/TiB metal-matrix composite during isothermal multiaxial forging, (2019) Journal of Alloys and Compounds, 770, pp. 840-848. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838818331037
2. Klimova M., Shaysultanov D., Semenyuk A., Zherebtsov,S., Salishchev G., Stepanov N. Effect of nitrogen on mechanical properties of CoCrFeMnNi high entropy alloy at room and cryogenic temperatures, (2020) Journal of Alloys and Compounds, 849, 156633. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838820329972
3. Sokolovsky V.S., Stepanov N.D., Zherebtsov S.V., Volokitina E.I., Panin P.V., Nochovnaya N.A., Kaloshkin S.D., Salishchev G.A. The effect of Gd addition on the kinetics of α2→γ transformation in γ-TiAl based alloys (2020) Intermetallics, 120, 106759.
4. Eleti, R.R., Klimova, M., Tikhonovsky, M., Stepanov, N., Zherebtsov, S. Exceptionally high strain-hardening and ductility due to transformation induced plasticity effect in Ti-rich high-entropy alloys. Sci. Rep. Vol. 10 [1] (2020) 13293.
5. Klimova M., Shaysultanov D.,Semenyuk A.,Zherebtsov S.,Stepanov N. Effect of carbon on recrystallised microstructures and properties of CoCrFeMnNi-type high-entropy alloys. J. Alloys Compd. Vol. 851 (2021) 156839.
6. R.R.Eleti, N. Stepanov, N.Yurchenko, D. Klimenko, S. Zherebtsov. Plastic deformation of solid-solution strengthened Hf-Nb-Ta-Ti-Zr body-centered cubic medium/high-entropy alloys. (2021) Scripta Materialia, 200, 113927
7. Yurchenko, N., Panina, E., Zherebtsov, S., Stepanov, N. Design and characterization of eutectic refractory high entropy alloys. Materialia Vol. 16 (2021) 101057.
8. Nanocrystalline Titanium, 1st Edition, Eds.: H. Garbacz, I. Semenova, S. Zherebtsov, M. Motyka, Elsevier (2019) 277 p. https://www.sciencedirect.com/book/9780128145999/nanocrystalline-titanium
9. Panov D.O., Sokolovsky V.S., Stepanov N.D., Zherebtsov S.V., Panin P.V., Volokitina E.I., Nochovnaya N.A., Salishchev G.A. Effect of interlamellar spacing on strength-ductility combination of β-solidified γ-TiAl based alloy with fully lamellar structure. Materials Science and Engineering: A. V. (8622022)
10. Panov D., Naumov S., Stepanov N., Sokolovsky V., Volokitina E., Kashaev N., Ventzke V., Dinse R., Riekehr S., Povolyaeva E., Nochovnaya N., Alekseev E., Zherebtsov S., Salishchev G. Effect of pre-heating and post-weld heat treatment on structure and mechanical properties of laser beam-welded Ti2AlNb-based joints Intermetallics (2022). V.143, #107466
11. Panina E., Yurchenko N., Tojibaev A., Mishunin M., Zherebtsov, S., Stepanov, N. Mechanical properties of (HfCo)100−x(NbMo)x refractory high-entropy alloys with a dualphase bcc-B2 structure Journal of Alloys and Compounds (2022) V.927, # 167013
12. Yurchenko N., Panina E., Zherebtsov S., Stepanov N. Oxidation behavior of eutectic refractory high-entropy alloys at 800–1000 °C. Corrosion Science (2022) V. 205, #110464
13. Klimenko D., Stepanov N., Ryltsev R., Zherebtsov S.) Phase prediction in high-entropy alloys with multi-label artificial neural network Intermetallics (2022) V. 151, 107722 107466
14. Yurchenko N.; Panina E.; Rogal, Ł.;Shekhawat L.;Zherebtsov S.;Stepanov N. Unique precipitations in a novel refractory Nb-Mo-Ti-Co high-entropy superalloy Materials Research Letters (2022) V. 10(2), pp. 78-87
15. Yurchenko, N., Panina, E., Tikhonovsky, M.,Salishchev, G., Zherebtsov, S., Stepanov, N. A new refractory Ti-Nb-Hf-Al high entropy alloy strengthened by orthorhombic phase particles International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (2020) V. 92, #105322
16. Panina E., Yurchenko N., Zherebtsov S., Stepanov N. Aging behavior of two refractory Ti-Nb-(Hf, Zr)-Al high entropy alloys. Journal of Alloys and Compounds (2022) V.889, # 161586
17. Kral, P., Blum, W., Dvorak, J., Yurchenko, N., Stepanov, N., Zherebtsov, S., Kuncicka, L., Kvapilova, M., Sklenicka, V. Creep behavior of an AlTiVNbZr0.25 high entropy alloy at 1073 K Materials Science and Engineering A. (2020) V. 783
18. Eleti R.R., Stepanov N., Yurchenko N., Zherebtsov S., Maresca F. Cross-kink unpinning controls the medium- to high-temperature strength of body-centered cubic NbTiZr medium-entropy alloy Scripta Materialia (2022) V. 209, # 114367
19. Yurchenko N., Panina E., Zherebtsov S., Stepanov N.) Design and characterization of eutectic refractory high entropy alloys Materialia. (2021). V.16, #101057
20. Eleti, R.R., Klimova, M., Tikhonovsky, M., Stepanov, N., Zherebtsov, S. Exceptionally high strain-hardening and ductility due to transformation induced plasticity effect in Ti-rich high-entropy alloys. Scientific Reports (2020) V. 10, Issue 1, # 13293
21. Zherebtsov S., Yurchenko N., Panina E., Tikhonovsky M., Stepanov N. Gum-like mechanical behavior of a partially ordered Al5Nb24Ti40V5Zr26 high entropy alloy Intermetallics.(2020). V. 116. # 106652
22. Eleti, R.R., Stepanov, N., Zherebtsov, S. Mechanical behavior and thermal activation analysis of HfNbTaTiZr body-centered cubic high-entropy alloy during tensile deformation at 77 K. Scripta Materialia.2020. V.188, pp. 118-123, # 7213
23. Zherebtsov, S., Yurchenko, N., Panina, E., Tojibaev, A., Tikhonovsky, M., Salishchev, G., Stepanov, N. Microband-induced plasticity in a Ti-rich high-entropy alloy Journal of Alloys and Compounds. 2020. V. 842, # 155868
24. Panov D.O., Sokolovsky V.S., Stepanov N.D., Zherebtsov S.V., Panin P.V., Nochovnaya N.A., Salishchev G.A. Oxidation resistance and thermal stability of a β-solidified γ-TiAl based alloy after nitrogen ion implantation Corrosion Science. 2020. V. 177, # 109003
25. Eleti R.R., Stepanov N., Yurchenko N., Klimenko D., Zherebtsov S. Plastic deformation of solid-solution strengthened Hf-Nb-Ta-Ti-Zr body-centered cubic medium/highentropy alloys Scripta Materialia.2021. V. 200, #113927
26. Yurchenko N., Panina E., Shaysultanov D., Zherebtsov S., Stepanov N. Refractory high entropy alloy with ductile intermetallic B2 matrix / hard bcc particles and exceptional strain hardening capacity Materialia. 2021. V. 20, #101225
27. Panina, E.S., Yurchenko,N.Y., Zherebtsov, S.V., Tikhonovsky, M.A., Mishunin, M.V., Stepanov, N.D. Structures and mechanical properties of Ti-Nb-Cr-VNi-Al refractory high entropy alloys Materials Science and Engineering A.2020. V. 786, # 139409
28. Sokolovsky V.S., Stepanov N.D., Zherebtsov S.V., Volokitina E.I., Panin P.V., Nochovnaya N.A., Kaloshkin S.D., Salishchev G.A. The effect of Gd addition on the kinetics of α2→γ transformation in γ-TiAl based alloys Intermetallics.2020. V.120 # 106759
29. Panov D.O., Naumov S.V., Sokolovsky V.S., Volokitina E.I., Kashaev N., Ventzke V., DInse R., Riekehr S., Povolyaeva E.A., Alekseev E.B., Nochovnaya N.A., Zherebtsov S.V., Salishchev G.A. Cracking of Ti2AlNb-based alloy after laser beam welding. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. V.1014 (1), # 012035.
Основные проекты/ Грантовая активность и хоздоговора (за последние 5 лет):
1. Проект РНФ 15-19-00165 «Физические основы управления структурой Ti/TiB композита в ходе искрового плазменного синтеза и последующей деформационно-термической обработки для получения оптимального баланса свойств», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 30 млн. руб. на 2015-2019 гг.
2. Проект РНФ 18-19-00003 «Исследование и разработка высокоэнтропийных сплавов системы Co-Cr-Fe-Ni-Mn с высокой прочностью и пластичностью», руководитель Н.Д. Степанов, объем финансирования 30 млн. руб. на 2018-2022 гг.
3. Проект РФФИ 18-38-20013 «Синтез высокоэнтропийных сплавов с низкой плотностью и высокой удельной прочностью методами механического легирования и искрового плазменного спекания», руководитель Н.Д. Степанов, объем финансирования 6 млн. руб. на 2018-2020 гг.
4. Проект РФФИ 18-48-31023 «Влияние микролегирования на механизмы и кинетику низкотемпературной сверхпластической деформации двухфазных титановых сплавов», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 1,174 млн. руб. на 2018-2021 гг.
5. Проект РФФИ 15-48-03173 «Исследование и разработка неэквиатомных высокоэнтропийных сплавов системы Al-Cr-Fe-Ni-Mn-C», руководитель Н.Д. Степанов, объем финансирования 5,1 млн. руб. на 2016-2018 гг.
6. Проект РНФ 19-79-30066 «Перспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности», руководитель Г.А. Салищев, объем финансирования 180 млн. руб. на 2019-2025 гг.
7. Проект РНФ 18-79-00162 «Сварка трением с перемешиванием углеродосодержащих высокоэнтропийных сплавов», руководитель Д.Г. Шайсултанов, объем финансирования 3,0 млн. руб. на 2018-2020 гг.
8. Проект РНФ 20-79-10093 «Селективное лазерное спекание высокоэнтропийных сплавов системы Fe-Cr-Co-Ni-C c TWIP/TRIP эффектом», руководитель Д.Г. Шайсултанов, объем финансирования 15 млн. руб. на 2020-2023 гг.
9. Проект РНФ 20-79-10094 «Закономерности формирования градиентной структуры в метастабильных сплавах на аустенитной основе при деформационно-термической обработке для получения высоких характеристик прочности и хладостойкости», руководитель Д.О. Панов, объем финансирования 13,5 млн. руб. на 2020-2023 гг.
10. Проект РНФ 21-79-10043 «Разработка и исследование жаропрочных высокоэнтропийных сплавов с упорядоченной В2 структурой на основе системы Al-Nb-Ti-V-Zr», руководитель Н.Ю. Юрченко, объем финансирования 18,00 млн. руб. на 2021-2024 гг.
11. Проект РНФ 22-19-00476 «Разработка и исследование жаропрочных высокоэнтропийных сплавов с упорядоченной В2 структурой на основе системы Al-Nb-Ti-V-Zr», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 21,00 млн. руб. на 2022-2024 гг.
12. Проект РНФ 23-49-00108 «Разработка композитов на основе среднеэнетропийного сплава NbTiZr, упрочненных боридными частицами, для биомедицинских применений», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 21,00 млн. руб. на 2023-2025 гг.
13. ФЦП Соглашение о предоставлении гранта в форме субсидии № 075-15-2019-1634 (внутренний номер соглашения № 05.594.21.0015) «Поддержка и развитие центра коллективного пользования "Технологии и Материалы "НИУ БелГУ" для эффективного проведения многопрофильных и междисциплинарных научно-технических проектов, направленных на получение результатов, обеспечивающих реализацию приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 160,00 млн. руб., 2019-2020 гг.
14. Соглашение о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий от “26” июля 2021 г. № 075-15-2021-690 (внутренний номер соглашения № 13.ЦКП.21.0030) в рамках реализации основного мероприятия "Развитие инфраструктуры научной, научно-технической деятельности (центров коллективного пользования, уникальных научных установок)" подпрограммы 5 "Инфраструктура научной, научно-технической и инновационной деятельности" государственной программы Российской Федерации "Научно-технологическое развитие Российской Федерации" по теме «Реализация мероприятий и выполнение работ по дооснащению Центра коллективного пользования "Технологии и Материалы НИУ "БелГУ", обеспечивающих комплексное развитие инфраструктуры исследовательской деятельности, повышение уровня ее доступности и роста эффективности ее использования», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 75,00 млн. руб., 2021-2023 гг.
15. Договор от №90/21 «Организация высокотехнологичного производства экспортно ориентируемых медицинских изделий на основе инновационных конструкционных материалов с целью импортозамещения на базе разработанных технологий» (Постановление 218), руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 200,00 млн. руб., 2021-2023 гг.
16. Грант президента МК-378.2022.4 «Разработка и исследование нового композита на основе сплава Ti40Zr26Nb24V5Al5, упрочненного TiB», руководитель М.С. Озеров, объем финансирования 1,2 млн. руб., 2022-2023 гг.
17. Проект программы «Приоритет – 2030» № 20180167 «Разработка высокоэнтропийных сплавов для биомедицинских применений», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 3,27 млн. руб. (за 2022-2023гг), 2021-2024 гг.
18. Проект программы «Приоритет – 2030» № 20180148 «Магнитомягкие высокоэнтропийные сплавы», руководитель Н.Д. Степанов, объем финансирования 11,84 млн. руб. (за 2022-2023гг), 2021-2025 гг.
19. Хозяйственный договор №5/19 от 25.12.2018 г. с АО ЧМЗ на тему «Обоснование технологии производства на АО ЧМЗ горячедеформированных титановых труб методом винтовой прокатки», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 300 тыс. руб., 2019 г.
20. Хозяйственный договор №69/19 от 18.03.2019 г. с НПА «Технопарк АТ» на тему «Перспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 2,00 млн.руб., 2019 г.
21. Хозяйственный договор № ТП-147/20 (124/20) от 02.03.2020 г. с НПА «Технопарк АТ» на тему «Перспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 2,00 млн. руб., 2020 г.
22. Хозяйственный договор № ОДК/0971/07/2020/643 (41/20) от 18.02.2020 г. с филиалом АО «ОДК» «НИИД» на тему «Отработка процесса упрочнения лазерным ударом», объем финансирования 450 тыс. руб., 2020 г.
23. Хозяйственный договор № БЭМ-31-2020 (112/20) от 01.07.2020 г. с АО «БелЭнергоМаш» на тему «Разработка ферритных высокоэнтропийных сплавов, упрочненных B2 частицами, для изготовления корпусных деталей паровых турбин», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 2,00 млн.руб., 2020 г.
24. Хозяйственный договор № 127/20 от 09.10.2020 г. с АО «ОКБМ Африкантов» на тему «Исследование влияния углерода на прочностные и коррозионные свойства сплавов системы Ti-C при температурах 20оС и 350оС», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 500 тыс. руб., 2020-2021 гг.
25. Хозяйственный договор № ОДК/1306/06/2021/643 от 08 июля 2021 г. с АО «ОДК» «НИИД» на тему: «Определение прочностных свойств горячекатаной плиты из сплава ВИТ1 после изотермической деформации и разработка технологии изотермической штамповки заготовок рабочих лопаток КВД перспективного двигателя», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 5,00 млн. руб., 2021 г.
26. Хозяйственный договор № ТП-166/21 (142/21) от 01.06.2021 г. с НПА «Технопарк АТ» на тему «Перспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 1,00 млн.руб., 2021 г.
27. Хозяйственный договор №117/21 от 01.06.2021 с ПФИЦ УрО РАН на тему: «Влияние лазерной ударной обработки на микроструктуру и микротвердость поверхностного слоя титанового сплава ВТ6 (Ti-6Al-4V)», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 600 тыс. руб., 2021 г.
28. Хозяйственный договор №3/22 от 22.12.2021 с ООО «СЗСМ» на тему: «Разработка сварочного электрода, предназначенного для сварки корневого шва магистральных труб класса прочности К-54-60 во всех пространственных положениях за исключением «сверху-вниз», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 1,60 млн.руб., 2021-2022 гг.
29. Хозяйственный договор №153/22 от 29.06.2022 с ПФИЦ УрО РАН на тему: «Влияние параметров лазерной ударной обработки на остаточные напряжения и микротвердость титанового сплава ВТ6», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 360 тыс. руб., 2022 г.
30. Хозяйственный договор №536-2160-22 от 22.09.2022 с ФГБОУ ВО «УГАТУ» на тему: «Исследование параметров структуры сплавов после деформационно-термической обработки (НИИ ФПМ)», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 0,5 млн.руб., 2022 г.
31. Хозяйственный договор №ТП-192/22г. от 11.07.2022 с НПА «Технопарк АТ» на тему «Перспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 3,00 млн. руб., 2022 г.
32. Хозяйственный договор № ОДК/1910/10/2022/643 от 17.10.2022 с АО «ОДК» на тему: «Обеспечение баланса прочностных, пластических и жаропрочных характеристик в изотермически отштампованных заготовках рабочих лопаток КВД перспективного двигателя из сплава ВИТ1», руководитель Салищев Г.А., объем финансирования 3,00 млн. руб., 2022 г.
33. Хозяйственный договор №123/23 от 22.05.2023 с ПФИЦ УрО РАН на тему: «Влияние лазерной ударной обработки на структуру сплава ВТ6 в различных исходных состояниях», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 360 тыс. руб., 2023 г.
34. Хозяйственный договор №337.02/2023/09 от 26.05.2023 с ПФИЦ УрО РАН на тему: «Исследование структуры титанового сплава ВТ6 после различных режимов лазерной ударной обработки», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 600 тыс. руб., 2023 г.
35. Хозяйственный договор №131/23 от 01.06.2023 с ПФИЦ УрО РАН на тему: «Исследование структуры среза цилиндрических образцов из титанового сплава ВТ1-0 после различных режимов лазерной ударной обработки»», руководитель С.В. Жеребцов, объем финансирования 100 тыс. руб., 2023 г.
Научные результаты (за последние 5 лет):
1. Тугоплавкий высокоэнтропийный сплав с эвтектической структурой. Предложен сплав Al28Cr20Nb15Ti27Zr10 (ат.%) с ламеллярной эвтектической структурой, состоящей из В2 фазы и фазы Лавеса С14. Плотность сплава – 5,31 г/см3. Предел текучести сплава на одноосное сжатие при 800°С – 810 МПа. Структура сплава обладает высокой стабильностью к высокотемпературному деформационному воздействию благодаря уникальному ориентационному соотношению (011)B2||(10-13)C14, [1-11]B2||[3-30-1]C14, обеспечивающему хорошее кристаллографическое сопряжение между фазами. Преимущества перед известными аналогами: Сплав Al28Cr20Nb15Ti27Zr10 имеет более высокий удельный предел текучести при 800°С (152 кПа*м3/кг), чем промышленные никелевые суперсплавы. [Yurchenko, N., Panina, E., Zherebtsov, S., Stepanov, N. Design and characterization of eutectic refractory high entropy alloys. Materialia Vol. 16 (2021) 101057.]
2. Способ упрочнения крепежных изделий из стали. Способ включает предварительную закалку, пластическую деформацию методом при комнатной температуре и последующую термическую обработку с получением градиентной структуры крепежного изделия. В результате изделия обладают уровнем предела прочности и текучести 1410 МПа и выше, релаксационной стойкостью на уровне 0,92 и выше и ударной вязкостью от 0,98 МДж/м2 и выше. Преимущества перед известными аналогами: Комплексное повышение механических свойств (прочностных свойств, релаксационной стойкости и ударной вязкости) коррозионностойких крепежных изделий, уменьшение количества операций упрочнения материала.
3. Разработан и запатентован способ лазерной сварки сплавов на основе орторомбического алюминида титана Ti2AlNb. Способ включает подготовку исходной структуры Ti2AlNb перед сваркой, подготовку кромок под сварку, сборку их встык, предварительный подогрев перед ЛС в камере с контролируемой атмосферой с помощью керамических накладок, обеспечивающие быструю наладку и равномерный нагрев свариваемых заготовок, плавление лазерным лучом постоянного действия свариваемого стыка, последующую термическую обработку (старение) сварного соединения. Преимущества перед известными аналогами: Использование комплексного подхода от предварительной подготовки Ti2AlNb перед сваркой, лазерной сварки по предложенным технологическим параметрам и последующей термической обработки позволяет обеспечить высокую прочность и хорошую пластичность сварного соединения, благоприятную форму сварного шва и отсутствие внешних и внутренних дефектов, высокую производительность процесса сварки. (Патент № 2744292. Способ лазерной сварки заготовок из сплавов на основе орторомбического алюминида титана Ti2AlNb с глобулярной структурой. Панов Д.О., Наумов С.В., Салищев Г.А., Соколовский В.С., Жеребцов С.В., Поволяева Е.А., Кашаев Н.С., Фолкер Фентцке, Рене Динзе, Штефан Риекер. Дата регистрации охранного документа: 04.03.2021 г.).
4. Разработан и запатентован способ получения композиционного материала Ti-15Mo/TiB с улучшенными пластическими характеристиками. Изобретение относится к получению композиционногоматериала Ti-15Mo/TiB. Способ включает перемешивание порошков титана со средним размером частиц 25±10 мкм, диборида титана со средним размером частиц 7±1,5 мкм и молибдена со средним размером частиц 3±2 мкм в дисковой вибрационной мельнице при частоте вращения ротора 700 об/мин в течение 60 минут в среде этилового спирта с охлаждением, искровое плазменное спекание (ИПС) полученной смеси при температуре 1400°С и давлении 40 МПа в течение 15 мин с образованием композиционного материала Ti-15Mo/TiB и его гомогенизационный отжиг в вакууме при температуре 1200°С в течение 24 часов. После отжига проводят горячую листовую прокатку композиционного материала Ti-15Mo/TiB при температурах 900-1000°С с обжатием 200 мкм за проход до общей истинной деформации 0,65. Обеспечивается существенное увеличение пластичности горячекатаного композиционного материала Ti-15Mo/TiB в ходе сжатия при комнатной температуре до 45%, с сохранением высоких показателей прочности и износостойкости. (Патент РФ № 2733775. Способ получения композиционного материала Ti-15Mo/TiB с улучшенными пластическими характеристиками. Озеров М.С., Соколовский В.С., Степанов Н.Д. , Жеребцов С.В. Дата регистрации охранного документа: 06.10.2020 г.) .
5. Разработан и запатентован способ получения композиционного материала Ti/TiB. Изобретение относится к получению композиционного материала Ti/TiB. Способ включает перемешивание порошка титана со средним размером частиц 25±10 мкм и порошка диборида титана, средний размер частиц которого равен 4±1,5 мкм, в дисковой вибрационной мельнице при частоте вращения ротора 700 об/ мин в течение 60 минут в среде этилового спирта с охлаждением, и последующий синтез композиционного материала путем искрового плазменного спекания при температуре 1000°C, давлении 40 МПа, в течение 15 мин. Перемешивание порошков титана и диборида титана проводят в течение 30-60 минут, при этом при перемешивании в течение 50-60 минут размольную гарнитуру охлаждают жидким азотом. Полученные после искрового плазменного спекания заготовки синтезированного композиционного материала подвергают деформационно-термической обработке путем горячей листовой прокатки на двухвалковом прокатном стане на накопленную степень деформации 50% с обжатием на один проход 200 мкм при температуре от 900 до 1000°C. Обеспечивается получение композиционного материала Ti/TiB с высокими показателями прочности и износостойкости наряду с достаточной пластичностью при комнатной температуре. (Патент РФ №2711699. Способ получения композиционного материала Ti/TiB. Озеров М.С., Соколовский В.С., Климова М.В. , Степанов Н.Д., Жеребцов С.В. Дата регистрации охранного документа: 21.01.2020 г.).
6. Разработан и запатентован деформируемый высокоэнтропийный сплав для высокотемпературных применений. Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформируемым высокоэнтропийным сплавам, и может быть использовано для производства конструкций, работающих в условиях высоких температур в газотурбинных двигателях. Деформируемый высокоэнтропийный сплав TiaNbbCrcVd имеет следующее соотношение компонентов, ат.%: титан (a) - 42,7, ниобий (b) - 23,0, хром (c) - 22,1, ванадий (d) – 12,2. Сплав имеет высокий удельный предел текучести более 150 кПа⋅м3/кг при Т =700°С, плотность менее 6,5 г/см3, а также обладает высокой пластичностью не менее 50% при комнатной температуре и способностью к деформационной обработке холодной прокаткой. (Патент РФ № 2696799. Деформируемый высокоэнтропийный сплав для высокотемпературных применений. Юрченко Н. Ю., Степанов Н. Д., Панина Е. С., Жеребцов С. В., Салищев Г. А. Дата регистрации охранного документа: 06.08.2019 г.).
7. Проведены исследования закономерностей формирования структуры высокоэнтропийных сплавов систем CoCrFeNi, CoCrFeNiMn, CoCrFeNiV, CoCrFeNiMnV и AlCuCoCrFeNi при кристаллизации. На основании разработанных критериев, определяющих стабильность структуры в высокоэнтропийных сплавах, определены условия формирования неупорядоченных твердых растворов замещения. Выполнен расчет влияния V на формирование структуры высокоэнтропийных сплавов CoCrFeNiV и CoCrFeNiMnV с использованием правил Юм-Розери с дополнительными параметрами, такими как: разница атомных размеров, энтальпия смешения, энтропия смешения, разница концентраций валентных электронов, разница электроотрицательности. Показано, что в сплавах систем CoCrFeNi, CoCrFeNiMn образуется неупорядоченный твердый раствор замещения, тогда как в сплавах CoCrFeNiV и CoCrFeNiMnV формируется двухфазная, а в сплаве AlCuCoCrFeNi четырехфазная кристаллическая структура. Доказано, что в сплавах CoCrFeNiV и CoCrFeNiMnV это связано с плохой совместимостью V, а в сплаве AlCuCoCrFeNi Al и Cu с другими легирующими элементами, что приводит к значительным искажениям в твердом растворе и его нестабильности.( Shaysultanov, D. et al., Materials Characterization, 2018; Shaysultanov, D.G. et al., Physics of Metals and Metallography, 2017; Stepanov, N.D. et al, Journal of Alloys and Compounds, 2017; Salishchev, G.A., Journal of Alloys and Compounds, 2014).
8. Разработана компьютерная программа, позволяющая в автоматизированном режиме предсказывать плотность, твердость и твердорастворное упрочнение в сплавах системы Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr. Собрана “база данных”, включающая в себя экспериментальные данные о фазовом составе и механических свойствах 37 сплавов системы Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr, а также результаты предсказания структуры и свойств сплавов при помощи расчетов по правилу смеси и термодинамического моделирования. Показано, что изменение содержания циркония в сплавах AlNbTiVZrx (x=0, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 1.5) приводит к заметному немонотонному изменению степени дальнего порядка матричной B2 фазы. Установлено влияние содержания циркония на механические свойства сплавов AlNbTiVZrx (x=0, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 1.5). Изучены закономерности эволюции микроструктуры сплава AlNbTiVZr0.5 в литом состоянии при интенсивной пластической деформации кручением под гидростатическим давлением (КГД) при комнатной температуре. Показано, что КГД сплава AlNbTiVZr0.5 сопровождается повышением микротвердости. Предложен новый сплав Ti42.5Nb22.5Cr22.5V12.5 (в ат.%). В литом и гомогенизированном состоянии сплав имеет разупорядоченную структуру на основе ОЦК твердого раствора. Плотность сплава составляет 6.16 г/см3. Прочность (предел текучести) сплава при испытаниях на осадку при комнатной температуре составляет 1330 МПа, а при 700°С – 930 МПа. Значительное снижение прочности происходит при 800°С. При этом, сплав обладает высокой пластичностью на сжатие при комнатной температуре (>50%). Высокая пластичность позволяет проводить обработку сплава холодной прокаткой до высоких степеней (93%) деформации. При этом после прокатки сплав демонстрирует пластичность на растяжение в 7%. Сравнение удельных характеристик нового сплава с коммерческими сплавами показало его преимущество в удельной прочности над никелевыми суперсплавами и сплавами на основе гамма алюминида титана при температурах до 700°С включительно. При этом новый сплав обладает высокой (включая технологическую) пластичностью при комнатной температуре, а предварительные исследования показывают возможность его дисперсионного упрочнения за счет выделения частиц фазы Лавеса. (Патент № 2631066 «Жаропрочный высокоэнтропийный сплав», получен 18.09.2017. Авторы Салищев Геннадий Алексеевич, Степанов Никита Дмитриевич, Юрченко Никита Юрьевич; статьи: Yurchenko N. Y. et al. Materials Science and Engineering: A. 2017; Stepanov N. D. et al. , Materials Letters, 2018; Stepanov N. D. et al., Materials Science and Engineering: A. , 2018.).
9. На примере сплавов Ti-46,9Al-1,6Nb-0,5Zr-0,5V-0,03Gd и Ti-47,1Al-1,8Nb-0,5Zr-0,3V-0,001Gd, отличающихся содержанием Gd, показано, что Gd замедляет кинетику a2®g фазового превращения и приводит к образованию более дисперсных пластин γ-фазы при старении. На примере закаленного из α-области литого сплава Ti-43,2Al-1,9V-1,1Nb-1,0Zr-0,2Gd-0,2B показано, что формирование в нем метастабильной наноламельной микроструктуры при последующем нагреве до Т=1050°С (α2+γ–область) активирует при деформации развитие ячеистой реакции, протекание которой ведет к снижению напряжения течения с одновременным повышением рекристаллизованного/сфероидизированного объема. Исследованием на примере сплава Ti-43,2Al-1,9V-1,1Nb-1,0Zr-0,2Gd-0,2B зависимости пластичности от величины межпластинчатого расстояния λ при значениях 10, 100 и 800 нм установлено ее немонотонное изменение с максимумом при 100 нм, которое на основании структурных исследований объяснено склонностью к локализации пластической деформации при малых и больших λ и более эффективной передачей деформации через прослойки α2-фазы в соседние пластины γ-фазы при λ=100 нм.
Установлено, что обработка поверхности сплава Ti-43,2Al-1,9V-1,1Nb-1,0Zr-0,2Gd-0,2B с помощью ионной имплантации азота привела к значительному увеличению его сопротивления окислению по сравнению с литым состоянием, что было обусловлено формированием сплошного защитного слоя Al2O3 и смеси Al2O3 +TiO2 – фаз при отсутствии пор и трещин. (Патент № 2606685 «Способ термомеханической обработки литых (g+a2)-интерметаллидных сплавов на основе алюминида титана g-TiAl», получен 01.01.2017. Авторы Салищев Геннадий Алексеевич, Соколовский Виталий Сергеевич; статьи: V.S. Sokolovsky et al., Intermetallics, 2018; V.S. Sokolovsky et al., Intermetallics, 2020; D.O. Panov et al., Corrosion Science – 2020.).
Информацию предоставил Г.А. Салищев 21.06.2023
