КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 18-79-00345

НазваниеСоздание научных принципов конструирования новых наноструктурированных металломатричных композиционных материалов на основе алюминия, с высокой долей алюминидов Al(Ti, Ca, Ni, Ce(La), Zr)

Руководитель Акопян Торгом Кароевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва

Конкурс №29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-203 - Фазовые равновесия и превращения

Ключевые слова алюминиевые сплавы, композиционные материалы, алюминиды, интенсивная пластическая деформация, микроструктура, фазовый состав, механические свойства, физические свойства

Код ГРНТИ53.49.03 53.49.05 53.49.15

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Известно, что сплавы на основе алюминия, в настоящее время, являются самыми легкими из сравнительно широко используемых в промышленности конструкционных материалов. Однако существующие разработки были созданы в большинстве своем во второй половине прошлого века, и в настоящее время в значительной мере исчерпали ресурсы повышения базовых эксплуатационных и технологических характеристик. Это существенно сдерживает применение алюминия в высокотехнологических отраслях производства. Причем в последние несколько лет находят все более широкое применение так называемые цифровые технологии, давшие развитие аддитивным технологиям (АТ). Однако следует констатировать, что АТ практически не рассматриваются для алюминиевых сплавов, так как под данную технологию нет ни материалов, ни научной базы для их создания, а использование стандартных сплавов не позволяет достичь уровня свойств изделий, полученных по стандартным металлургическим технологиям. С другой стороны, последние несколько десятилетий исследователи со всего мира работают над созданием алюминиевых сплавах со структурой композиционного материала (КМ) при высокой дисперсности упрочняющих фаз, а также их равномерном распределении. Для получения алюминиевых КМ с большей объемной долей равномерно распределенных в ней дисперсных алюминидов в настоящий момент используются специальные технологии, такие как например введение упрочнителя в твердом виде, сверхбыстрая кристаллизация (RS/PM технология), напыление, замешивание наночастиц в расплав и др. Однако высокая стоимость таких технологий, а также их низкая эффективность с точки зрения достижения повышенного комплекса свойств исключают их широкое применение в будущем. Как показали ряд исследований, получение структуры КМ в алюминиевых сплавах (подобную той, которая является характерной для технологии RS/PM) с использованием простых технологических процессов возможно при переходе к новым систем легирования, в которых определяющая роль отводится элементам, образующим с алюминием диаграмму эвтектического или перитектического типа. Среди последних наиболее перспективными представляются никель, церий, лантан, кальций, цирконий и медь. Выбор этих элементов обусловлен тем, что в системах на основе алюминия они образуют большое количество интерметаллидных фаз (прежде всего, алюминидов) соответствующего эвтектического или перетектического происхождения. Кроме того, эти металлы достаточно широко используются в промышленности, т.е. являются доступными. Вместе с тем, очень мало или вовсе отсутствуют данные о влиянии перечисленных легирующих элементов на фазовые равновесия в советующих многокомпонентных системах в области алюминиевого угла. Нет соответственно и сведений об их влиянии на особенности формирования структуры и свойств сплавов, где содержание интерметаллидных соединений велико, а без этого трудно оценить перспективность тех или иных композиций. Также следует отметить, что, так как формирование структуры таких сплавов соответствует эвтектическому типу кристаллизации, для которого характерна высокая технологичность при плавке и литья, то можно ожидать также высокой технологичности данных сплавов и при их использовании в производстве по аддитивным технологиям, предусматривающим элементарные этапы сплавления. В настоящий момент в отечественной и зарубежной литературе публикуется множество работ по специальным способом деформационной обработки для наноструктурирования алюминиевых сплавов с целью повышения эксплуатационных свойств готовых изделий. Однако значительная часть таких работ посвящена труднореализуемым в промышленных условиях способом обработки, относящимся к методам интенсивной пластической деформации (ИПД). Одним из наиболее перспективных методов для создания условий близких к ИПД является траекторно управляемый вариант радиально-сдвиговой прокатки (РСП), реализация которого возможна в промышленных условиях. Метод РСП успешно применяется как в России, так и за рубежом для получения структурированных прутков ответственного назначения из стали, медных, магниевых и титановых сплавов, а также сплавов, труднодеформируемых традиционными способами обработки металлов давлением (например, высокоуглеродистые стали, чугуны и др.). Применительно к алюмоматричным сплавам такой вид ИПД ранее практически не рассматривался. Таким образом, можно утверждать, что является актуальной задача по изучению особенностей формирования фазового состава, ноно- и субмикрокристаллической структуры и физико-механических свойств новых алюмоматричных композиционных сплавов с большей объемной долей равномерно распределенных в них дисперсных алюминидов, образованных соединениями Al(Ti, Ca, Ni, Ce(La), Zr). При этом производство данных КМ должно быть, в том числе, возможно с использованием стандартных металлургических технологий – плавка, литье, обработка делением. Научная новизна ожидаемых результатов проекта заключается в следующем: - Будут изучены фазовый состав ранее не исследованных многокомпонентных систем Al-X1-…-Xn (где Xn – Cu, Mn, Ti, Ca, Ni, Ce, La, Zr, n>3) в области алюминиевого угла и большого количества алюминидов (более 20 масс.%). Будут установлены критические точки и изучены фазовые превращения в процессе кристаллизации, а также при возможных температурах термической и деформационной обработок; - Будет установлено влияние ранее не использованного применительно к алюмоматричным КМ метода интенсивной деформационной обработки – радиально сдвиговой прокатки на особенности формирования фазового состава и микроструктуры. Будут установлены закономерности влияния формирующихся в процессе термомеханической обработки параметров фазового состава и микроструктуры (субмикроструктуры) на физико-механические свойства изучаемых сплавов. - Будет изучено раздельное и комбинированное влияние известных и ранее не изученных алюминидов различных металлов на комплекс физико-механических свойств композиционных сплавов. На основе полученных данных будут установлены коррелятивные зависимости ожидаемых возможных свойств КМ в зависимости от его интерметаллидного состава (влияние микрокристаллической и электронной структуры алюминидов). Сформированы научные подходы по конструирование наноструктурированных алюмоматричных КМ с высоким содержанием алюминидов, предназначенных для эксплуатация в широком диапазоне рабочих температур;

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---