Перспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности

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 19-79-30066

НазваниеПерспективные сплавы и технологии для авиакосмической промышленности

Руководитель Салищев Геннадий Алексеевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" , Белгородская обл

Конкурс №33 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными 2019_33

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова Высокоэнтропийные сплавы;титановые сплавы; термодинамическое моделирование; механизмы деформации; двойникование; термическая обработка; деформационно-термическая обработка; фазовые превращения; прочность; пластичность; сварка.

Код ГРНТИ53.49.05

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
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 крайне 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, исследований, систематически связывающих, с одной стороны, состав, структуру, механизмы деформации и упрочнения, индуцированные фазовые превращения, а с другой, механические и технологические свойства, недостаточно. Таким образом, постановка таких исследований является, несомненно, актуальным для материаловедения металлических материалов и развития технологий изготовления изделий перспективной техники. Научная новизна проекта заключается в разработке 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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Жеребцов С., Юрченко Н., Панина Е., Тихоновский М., Степанов Н. Gum-like mechanical behavior of a partially ordered Al5Nb24Ti40V5Zr26 high entropy alloy Intermetallics (год публикации - 2020)
10.1016/j.intermet.2019.106652

2. Е. Панина, Н. Юрченко, С.Жеребцов, Н. Степанов, Г. Салищев, В. Вентцке, Р. Динзе, Н. Кашаев Laser beam welding of a low density refractory high entropy alloy Metals (год публикации - 2019)

3. Юрченко Н., Панина Е., Тихоновский М., Салищев Г., Жеребцов С., Степанов Н. Structure and mechanical properties of an in situ refractory Al20Cr10Nb15Ti20V25Zr10 high entropy alloy composite Materials Letters, Volume 264, Номер статьи 127372 (год публикации - 2020)
10.1016/j.matlet.2020.127372

4. Крал П., Блюм В., Дворак Ж., Юрченко Н., Степанов Н., Жеребцов С., Куничка Л., Квапилова М., Скленичка В. Creep behavior of an AlTiVNbZr0.25 high entropy alloy at 1073 K Materials Science and Engineering A, Volume 783, Номер статьи 139291 (год публикации - 2020)
10.1016/j.msea.2020.139291

5. Панина Е.С., Юрченко Н.Ю., Жеребцов С.В., Тихоновский М.А., Мишунин М.В., Степанов Н.Д. Structures and mechanical properties of Ti-Nb-Cr-V-Ni-Al refractory high entropy alloys Materials Science and Engineering A, Volume 786, Номер статьи 139409 (год публикации - 2020)
10.1016/j.msea.2020.139409

6. Панов Д., Дедюлина О., Шайсултанов Д., Степанов Н., Жеребцов С., Салищев Г. Mechanisms of grain structure evolution in a quenched medium carbon steel during warm deformation Crystals, Volume 10, Issue 7, Номер статьи 554, Pages 1-16 (год публикации - 2020)
10.3390/cryst10070554

7. Жеребцов С., Юрченко Н., Шайсултанов Д., Тихоновский М., Салищев Г., Степанов Н. Microstructure and Mechanical Properties Evolution in HfNbTaTiZr Refractory High-Entropy Alloy During Cold Rolling Advanced Engineering Materials, Volume 22, Issue 10, Номер статьи 2000105 (год публикации - 2020)
10.1002/adem.202000105

8. Юрченко Н., Панина Е., Тихоновский М., Салищев Г., Жеребцов С., Степанов Н. A new refractory Ti-Nb-Hf-Al high entropy alloy strengthened by orthorhombic phase particles International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, Volume 92, Номер статьи 105322 (год публикации - 2020)
10.1016/j.ijrmhm.2020.105322

9. Жеребцов С., Юрченко Н., Панина Е., Тожибаев А., Тихоновский М., Салищев Г., Степанов Н. Microband-induced plasticity in a Ti-rich high-entropy alloy Journal of Alloys and Compounds, Volume 842, Номер статьи 155868 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jallcom.2020.155868

10. Элети Р.Р., Степанов Н., Жеребцов С. Mechanical behavior and thermal activation analysis of HfNbTaTiZr body-centered cubic high-entropy alloy during tensile deformation at 77 K Scripta Materialia, Volume 188, Pages 118-123 (год публикации - 2020)
10.1016/j.scriptamat.2020.07.028

11. Панов Д.О., Соколовский В.С., Степанов Н.Д., Жеребцов С.В., Панин П.В., Ночовная Н.А., Салищев Г.А. Oxidation resistance and thermal stability of a β-solidified γ-TiAl based alloy after nitrogen ion implantation Corrosion Science, Volume 177, Номер статьи 109003 (год публикации - 2020)
10.1016/j.corsci.2020.109003

12. Элети Р.Р., Климова М., Тихоновский М., Степанов Н., Жеребцов С. Exceptionally high strain-hardening and ductility due to transformation induced plasticity effect in Ti-rich high-entropy alloys Scientific Reports, Volume 10, Issue 1, Номер статьи 13293 (год публикации - 2020)
10.1038/s41598-020-70298-2

13. Клименко Д.Н., Юрченко Н.Ю., Степанов Н.Д., Жеребцов С.В. Prediction of strength characteristics of high-entropy alloys Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr systems Materials Today: Proceedings (год публикации - 2020)
10.1016/j.matpr.2020.08.145

14. Соколовский В.С., Степанов Н.Д., Жеребцов, С.В., Волокитина Е.И., Панин, П.В., Ночовная, Н.А., Калошкин, С.Д., Салищев Г.А. The effect of Gd addition on the kinetics of α2→γ transformation in γ-TiAl based alloys Intermetallics, Volume 120, 106759 (год публикации - 2020)
10.1016/j.intermet.2020.106759

15. Жеребцов С., Степанов Н., Салищев Г. Efficiency of Microstructure Refinement in Ti-Based Alloys Materials Science Forum, Vol. 1016, pp 1753-1758 (год публикации - 2021)

16. Элети Р.Р., Степанов Н.Д., Юрченко Н.Ю., Жеребцов С.В., Мареска Ф. Cross-kink unpinning controls the medium- to high-temperature strength of body-centered cubic NbTiZr medium-entropy alloy Scripta Materialia, Vol. 209, № 114367 (год публикации - 2022)
10.1016/j.scriptamat.2021.114367

17. Панина Е.С., Юрченко Н.Ю., Жеребцов С.В., Степанов Н.Д. Aging behavior of two refractory Ti-Nb-(Hf, Zr)-Al high entropy alloys Journal of Alloys and Compounds, Vol.889, № 161586 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jallcom.2021.161586

18. Юрченко Н. , Панина Е., Шайсултанов Д., Жеребцов С., Степанов Н. Refractory high entropy alloy with ductile intermetallic B2 matrix / hard bcc particles and exceptional strain hardening capacity Materialia, Vol. 20, №101225 (год публикации - 2021)
10.1016/j.mtla.2021.101225

19. Элети Р.Р., Степанов Н., Юрченко Н., Клименко Д., Жеребцов С. Plastic deformation of solid-solution strengthened Hf-Nb-Ta-Ti-Zr body-centered cubic medium/high-entropy alloys Scripta Materialia, Vol. 200, №113927 (год публикации - 2021)
10.1016/j.scriptamat.2021.113927

20. Юрченко Н., Панина Е., Жеребцов С., Степанов Н. Design and characterization of eutectic refractory high entropy alloys Materialia, Vol.16, №101057 (год публикации - 2021)
10.1016/j.mtla.2021.101057

21. Озеров М., Поволяева Е., Степанов Н., Венцке В., Динсе Р., Кашаев Н.С., Жеребцов С. Laser beam welding of a ti‐15mo/tib metal–matrix composite Metals, Vol.11 (3), № 506, pp. 1-12 (год публикации - 2021)
10.3390/met11030506

22. Панов Д.О., Соколовский В.С., Степанов Н.Д., Жеребцов С.В., Новиков В.Ю., Ночовная Н.А., Панин П.В., Салищев Г.А. Effect of microstructure on the oxidation behavior of a ß-solidified ?-TiAl based alloy after nitrogen ion implantation IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol.1014 (1), № 012054 (год публикации - 2021)
10.1088/1757-899X/1014/1/012054

23. Клименко Д.Н., Степанов Н.Д., Жеребцов С.В. Prediction of the strength of high entropy alloys of the Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr system by the solid-solution hardening model IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol.1014 (1), № 012017 (год публикации - 2021)
10.1088/1757-899X/1014/1/012017

24. Панина Е., Юрченко Н., Жеребцов С., Салищев Г., Степанов Н. Precipitation-hardened refractoryTi-Nb-Hf-Al-Ta high-entropy alloys IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 1014 (1), № 012041 (год публикации - 2021)
10.1088/1757-899X/1014/1/012041

25. Панов Д.О., Наумов С.В., Соколовский В.С., Волокитина Е.И., Кашаев Н., Венцке В., Динсе Р., Рикер С., Поволяева Е.А., Алексеев Е.Б., Ночовная Н.А., Жеребцов С.В., Салищев Г.А. Cracking of Ti2AlNb-based alloy after laser beam welding IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol.1014 (1), № 012035 (год публикации - 2021)
10.1088/1757-899X/1014/1/012035

26. Озеров М.С., Клименко Д.Н., Ртищева Л.П., Копылов В.Н., Степанов Н.Д., Жеребцов С.В. Effect of carbon on microstructure and mechanical properties of titanium IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol.1014 (1), № 012039 (год публикации - 2021)
10.1088/1757-899X/1014/1/012039

27. Клименко Д., Степанов Н., Ли Дж., Фанг К., Жеребцов С. Machine Learning-Based Strength Prediction for Refractory High-Entropy Alloys of the Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr System Materials, 14(23), 7213 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14237213

28. Юрченко Н., Панина Е., Салищев Г., Степанов Н. Structure and mechanical properties of near-eutectic refractory Al-Cr-Nb-Ti-Zr high entropy alloys IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol.1014 (1), № 012058 (год публикации - 2021)
10.1088/1757-899X/1014/1/012058

29. Юрченко Н.Ю., Панина Е.С., Салищев Г.А., Степанов Н.Д. Разработка и исследование высокоэнтропийных сплавов на основе системы Al-Cr-Nb-Ti-V-Zr для высокотемпературных применений Физическая мезомеханика, 24 (4), С. 16-27 (год публикации - 2021)
10.24412/1683-805X-2021-4-16-27

30. Юрченко Н., Панина Е., Рогал Л., Шекхават Л, Жеребцов С., Степанов Н. Unique precipitations in a novel refractory Nb-Mo-Ti-Co high-entropy superalloy Materials Research Letters, Vol. 10(2), 78-87 (год публикации - 2022)
10.1080/21663831.2021.2022033

31. Панов Д., Наумов С., Степанов Н., Соколовский В., Волокитина Е., Кашаев Н., Вентцке Ф., Динзе С., Рикер С., Поволяева Е., Ночовная Н., Алексеев Е., Жеребцов С., Салищев Г. Effect of pre-heating and post-weld heat treatment on structure and mechanical properties of laser beam-welded Ti2AlNb-based joints Intermetallics, Volume 143, 107466 (год публикации - 2022)
10.1016/j.intermet.2022.107466

32. Юрченко Н., Панина Е., Жеребцов С., Степанов Н. Oxidation behaviour of eutectic refractory high-entropy alloys at 800–1000 °C Corrosion Science, Volume 205, 15 August 2022, 110464 (год публикации - 2022)
10.1016/j.corsci.2022.110464

33. Новиков В., Степанов Н., Жеребцов С., Салищев Г. Structure and Properties of High-Entropy Nitride Coatings Metals, Vol. 12(5), 847 (год публикации - 2022)
10.3390/met12050847

34. Клименко Д., Степанов Н., Рыльцев Р., Жеребцов С. Phase prediction in high-entropy alloys with multi-label artificial neural network Intermetallics, Volume 151, December 2022, 107722 (год публикации - 2022)
10.1016/j.intermet.2022.107722

35. Панина Е., Юрченко Н., Тожибаев А., Мишунин М., Жеребцов С., Степанов Н. Mechanical properties of (HfCo)100−x(NbMo)x refractory high-entropy alloys with a dual-phase bcc-B2 structure Journal of Alloys and Compounds, Volume 927, 15 December 2022, 167013 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jallcom.2022.167013

36. Панов Д.О., Соколовский В.С., Степанов Н.Д., Жеребцов С.В., Панин П.В., Волокитина Е.И., Ночовная Н.А., Салищев Г.А. Effect of interlamellar spacing on strength-ductility combination of β-solidified γ-TiAl based alloy with fully lamellar structure Materials Science and Engineering: A, Volume 862, 144458 (год публикации - 2022)
10.1016/j.msea.2022.144458

Публикации