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 16-13-00066

НазваниеКоррозионно-механическое разрушение и межкристаллитная коррозия высокопрочных мелкозернистых титановых сплавов: эксперимент, моделирование и методики

РуководительКопылов Владимир Ильич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского", Нижегородская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2016 г. - 2018 г. 

Конкурс№11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11).

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые словаНадежность, разрушающее напряжение, коррозионная усталость, коррозионное растрескивание под напряжением, межкристаллитная коррозия, моделирование, титановые сплавы, ультрамелкозернистая структура, границы зерен, диффузия, легирующие элементы

Код ГРНТИ53.01.97


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Целью проекта является разработка методик оценки склонности высокопрочных титановых сплавов, широко применяемых в атомном машиностроении, к особым видам коррозионного разрушения (межкристаллитной коррозии, коррозионному растрескиванию под напряжением, коррозионной усталости, водородному охрупчиванию), а также изучение природы повреждающих коррозионных и коррозионно-механических процессов в высокопрочных ультрамелкозернистых (УМЗ) титановых сплавах. УМЗ структура в титановых сплавах формируется с использованием технологии равноканально-углового прессования (РКУП). Мелкозернистая зеренно-субзеренная структура формируется с использованием технологии ротационной ковки (РК). Технология РК также используется для получения длинномерных заготовок из УМЗ титановых сплавов и их дополнительного упрочнения. В качестве объекта сравнения выступают крупнозернистые сплавы, полученные с использованием традиционных технологий термомеханической обработки. Следует отметить, что титановые сплавы относятся к группе высокопластичных материалов и вклад процесса пластической деформации в их коррозионно-механическое разрушение может быть весьма значителен. Исследование механизмов деформации на различных «структурных уровнях» с одновременным исследованием и моделированием зарождения и роста коррозионно-механических трещин в интервалах напряжений соответствующих различным механизмам пластической деформации, позволит выявить вклад процессов микропластической деформации в коррозионно-механическое разрушение титановых сплавов при интересных с эксплуатационной точки зрения нагрузках, соответствующих рабочим напряжениям. (Здесь важно отметить, что величина рабочих напряжений, как правило, незначительно превышает предел макроупругости, но не превышает предела текучести). Важный аспект рассматриваемой проблемы связан с исследованием процессов коррозионного разрушения сварных швов – одним из самых «слабых» элементов металлоконструкций, изготавливаемых из титановых сплавов. В настоящее время сварные соединения из титановых сплавов, структура и состав которых после фазовой перекристаллизации в процесса сварки существенно изменяются, испытывают по тем же коррозионным методикам, что и «основной металл». Будут исследованы структура и свойства сварных соединений полученных с помощью новой технологии высокоскоростной диффузионной сварки, позволяющей сохранить в сварном шве однородную УМЗ структуру. Одним из важных методических блоков связан с исследованием механизмов горячей солевой коррозии УМЗ титановых сплавов. Проблема горячей солевой коррозии является исключительно важной проблемой не только для транспортных (судовых) ядерно-энергетических установок (ЯЭУ), но и для морской авиации и судостроения. Не менее важный аспект задачи разработки методик связан с моделированием процессов коррозии и разрушения при длительных временах эксплуатации, которые не могут быть обеспечены в лабораторных условиях, а также моделировании процессов коррозионно-механического разрушения крупнозернистых и УМЗ титановых сплавов в условиях, близких к эксплуатационным. Для решения этой задачи будут использоваться как современные методы математического моделирования механики сплошных средств, так и методы численного моделирования процессов диффузии и коррозии, основанные на современных физических моделях диффузии в оксидах металлов. Разработка методов моделирования процессов коррозионного и коррозионно-механического разрушения позволит решить важную задачу совершенствования методов прогнозирования и предотвращения причин техногенных аварий, связанных с рисками использования современных судовых ЯЭУ. Решение поставленных задач позволит не только разработать методики оценки склонности высокопрочных титановых сплавов к особым видам коррозионного разрушения, но и создать новые титановые сплавы с одновременно повышенной прочностью и коррозионной стойкостью. Использование этих сплавов позволит повысить ресурс и надежность теплообменного оборудования судовых ЯЭУ и, как следствие, снизить риски возникновения внештатных аварийных ситуаций на кораблях ВМФ, ледоколах и плавучих АЭС.

Ожидаемые результаты
1. Методики оценки стойкости УМЗ титановых сплавов к особым видам коррозии и коррозионно-механического разрушения (межкристаллитная коррозия, коррозионное растрескивание под напряжением, коррозионная усталость, водородное охрупчивание). Использование данных методик позволит провести исследования механизмов межкристаллитной коррозии и коррозионно-механического разрушения, разработать рекомендации к выбору оптимальных режимов получения титановых сплавов, обеспечивающих их повышенную коррозионную стойкость при длительной работе в условиях, характерных для современных транспортных ЯЭУ. 2. Результаты экспериментальных исследований и численного моделирования особенностей зарождения и распространения коррозионно-механических трещин при напряжениях, соответствующих различным «структурным уровням» развития пластической деформации в высокопрочных титановых сплавах. Результаты исследований влияния размера зерна и структурно-фазового состояния границ зерен высокопрочных УМЗ титановых сплавов на их склонность к межкристаллитной коррозии, водородному охрупчиванию, коррозионному растрескиванию под напряжением и коррозионной усталости. 3. Комплекс моделей, описывающих процессы коррозионного и коррозионно-механического разрушения УМЗ титановых сплавов, в том числе - теоретическая модель расчета времени инкубационного периода до зарождения коррозионно-механических трещин; модель влияния размера зерна и структурно-фазового состояния границ зерен на склонность титановых сплавов к межкристаллитной коррозии и коррозионно-механическому разрушению. Результаты численного моделирования влияния процессов пластической деформации, зарождения и распространения коррозионно-механических трещин в крупнозернистых и УМЗ титановых сплавах в условиях, близких к эксплуатационным. 4. Новые подходы к созданию титановых сплавов с эффектом одновременного повышения прочности и коррозионной стойкости, которые (в перспективе) обеспечат длительную безопасную эксплуатацию высокоответственных металлоконструкций. Планируется, что по сравнению с обычными крупнозернистыми титановыми сплавами, новые УМЗ сплавы одновременно будут иметь не менее чем в 1.5 раза более высокую прочность, не менее чем в 3 раза более высокую коррозионную стойкость и не менее чем в 4-6 раз более высокую стойкость к коррозионно-механическому разрушению. 5. Публикации в ведущих зарубежных журналах с высоким импакт-фактором («Journal of Materials Science», «Journal of Nuclear Materials», «Journal of Alloys and Compounds» и др.), а также в ведущих отечественных журналах, переводные версии которых индексируются в системах «Web of Science» и «Scopus» («Физика твердого тела», «Физика металлов и металловедение», «Письма в ЖТФ»). Всего будет опубликовано не менее 10 статей в журналах, индексируемых в системах «Web of Science» и «Scopus». По окончанию проекта планируется опубликовать обзорную статью в высокорейтинговом журнале уровня «Nature Communications».


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
1. Научно-методические результаты 1.1 Разработана методика испытаний на горячую солевую коррозию образцов крупнозернистых и ультрамелкозернистых (УМЗ) титановых сплавов. Проведены исследования влияния температуры и времени испытания на характер коррозионного повреждения титановых сплавов различного состава. Определены оптимальные режимы испытаний (температура, влажность воздуха, длительность эксперимента) образцов крупнокристаллических титановых сплавов, обеспечивающие эффективное развитие межкристаллитной коррозии в титановых сплавах. Показано, что уменьшение влажности воздуха в испытательную камеру приводит к образованию на поверхности титана защитной оксидной пленки и изменению механизма коррозии с межкристаллитного на общий или язвенный механизм коррозии. 1.2 Разработана методика испытаний крупнозернистых и УМЗ титановых сплавов на стойкость к зарождению трещин коррозионной усталости. Определены оптимальные геометрические размеры концентратора и амплитуд нагружений, обеспечивающих устойчивый рост коррозионно-усталостной трещины как по границам зерен, так и реализующих транскристаллитный характер разрушения. Проведено численное моделирование процессов деформации и коррозионно-механического разрушения образцов крупнозернистых и УМЗ титановых сплавов. Расчет напряжений в вершине концентратора рассчитывалась с учетом локальных пластических деформаций с использованием правила Нейбера. С помощью программы ANSYS WorkВench построена конечно-элементная модель, описывающая распределение напряжений и деформаций при нагружении по схеме консольный изгиб. Установлено, что концентрация нормальных напряжений и пластической деформации максимальна в области надреза, а максимальные нормальные напряжения концентрируются под надрезом. Проведен анализ полученных экспериментальных результатов и, в частности, с использованием уравнения Басквина рассчитаны теоретические значения предела выносливости исследуемых титановых сплавов для базы испытаний Nб = 107 циклов. 2. Основные экспериментальные результаты 2.1 Проведены экспериментальных исследований влияния параметров структуры и локального химического и фазового состава на интенсивность и механизм горячесолевой коррозии титановых сплавов. Показано, что склонность титановых сплавов к горячей солевой межкристаллитной коррозии определяется, в первую очередь, наличием избыточной концентрации ванадия на границах зерен титана. Уменьшение локальной концентрации ванадия приводит к уменьшению глубины межкристаллитной коррозии. 2.2 Проведены экспериментальные исследования влияния режимов ротационной ковки и последующего отжига на параметры микроструктуры, физико-механические свойства и коррозионную стойкость крупнозернистого титана и титановых сплавов. Показано, что использование технологии ротационной ковки позволяет сформировать поверхностно-упрочненный субзеренный слой, твердость которого уменьшается по радиусу от поверхности к центру образца. 2.3 Проведены предварительные экспериментальные исследования влияния равноканально-углового прессования на параметры микроструктуры, физико-механические свойства и коррозионную стойкость титановых сплавов. Получены экспериментальные зависимости скорости межкристаллитной коррозии от температуры и времени отжига, а также размера зерна и структурно-фазового состояния границ зерен УМЗ титановых сплавов. Проведенные исследования показали, что в УМЗ сплавах наблюдается одновременно повышенная прочность и пластичность при комнатной температуре. 2.4 Проведены релаксационные испытания крупнозернистых, деформированных и УМЗ титановых сплавов. Проведен анализ влияния размера зерна и структурно-фазового состояния границ зерен на закономерности пластической деформации в УМЗ титановых сплавах на различных «структурных уровнях». Показано, что формирование УМЗ структуры с одновременным уменьшением концентрации примесей на границах зерен приводит к уменьшению величины коэффициента Холла-Петча. 2.5 Проведены механические испытания УМЗ титановых сплавов при повышенных температурах и скоростях деформации. Показано, что в зависимости от температуры испытания, пластичность образцов УМЗ сплава при повышенной температуре в 2-3 раза превосходит пластичность крупнокристаллического материала. Установлено, что изломы образцов УМЗ сплавов имеют волокнистую зону и зону среза, а сам характер разрушения можно классифицировать как вязкий. Фрактографический анализ изломов показывает, что с увеличением температуры испытаний площадь, занимаемая в изломах образцов УМЗ сплава волокнистой и радиальной зонами увеличивается, а площадь зоны среза - уменьшается. 2.6 Проведены сравнительные исследования окалиностойкости образцов крупнозернистых, деформированных и ультрамелкозернистых титановых сплавов. Показано, что холодная деформация и РКУП не оказывают существенного влияния на интенсивность окисления титановых сплавов. 2.7 Проведены электрохимические исследования коррозионной стойкости крупнокристаллических, холоднодеформированных и УМЗ титана и титановых сплавов. Получены экспериментальные зависимости скорости коррозии (плотности тока коррозии) при электрохимических испытаниях от температуры и времени отжига УМЗ титана и титановых сплавов. 2.8 Проведены экспериментальные исследования влияния напряжения на время инкубационного периода до зарождения коррозионно-механических трещин при испытаниях образцов крупнозернистого, деформированного и УМЗ титана и титановых сплавов в различных «структурных уровнях» развития пластической деформации. Показано, что время до зарождения коррозионно-усталостной трещины увеличивается при формировании УМЗ структуры, в то время как линейная скорость роста трещины оказывается примерно одинаковой в крупнокристаллических и УМЗ образцах титановых сплавов. Проведен фрактографический анализ изломов образцов титана и титановых сплавов после коррозионно-механических испытаний при различных амплитудах. Показано, что образцы крупнокристаллических титановых сплавов разрушаются хрупко, а характер разрушения УМЗ титановых сплавов носит смешанный характер. 2.10 Проведены предварительные экспериментальные исследования особенностей высокоскоростной диффузионной сварки крупнозернистых и мелкозернистых титановых сплавов с использованием технологии высокоскоростной диффузионной сварки под давлением. Показано, что сварные швы из УМЗ титанового сплава ПТ3В, полученные с использованием технологии SPS, обладают высокой плотностью, твердостью и коррозионной стойкостью. 3. Теоретические результаты Разработана модель зернограничной самодиффузии в металлах, испытывающих фазовые переходы в твердом состоянии. В основе модели лежат идеи и подходы теории неравновесных границ зерен. Показано, что область применения основных соотношений этой теории может быть расширена, и они могут быть использованы для расчета параметров зернограничной самодиффузии в высокотемпературной и низкотемпературной фазах металлов с фазовым переходом. На основе построенной модели проведен расчет энергий активации зернограничной самодиффузии в титане и цирконии и дано объяснение их аномально низких значений в низкотемпературной фазе. Рассчитанные значения энергий активации зернограничной самодиффузии хорошо согласуются с экспериментом. Полученные результаты в дальнейшем планируется использовать для описания процессов деформации и коррозионного разрушения титановых сплавов.

 

Публикации

1. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Лопатин Ю.Г., Ершова А.В., Михайлов А.С., Грязнов М.Ю., Сысоев А.Н., Смирнова Е.С. Effect of local chemical composition of grain boundaries on corrosive resistance and mechanical properties of submicrocrystalline titanium alloy Ti-5Al-2V Materials Science and Engineering A, - (год публикации - 2017)

2. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Михайлов А.С., Чегуров М.К., Смирнова Е.С. The effect of local chemical composition of grain boundaries on the corrosion resistance of a titanium alloy Письма в ЖТФ (Technical Physics Letters), v.42, No.12, p.1189-1192 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1134/S1063785016120178

3. Чувильдеев В.Н., Семенычева А.В. Модель зернограничной диффузии в a- и b-фазах титана и циркония Физика твердого тела (Physics of the Solid State), 2017, т.59, №1, с.5-12 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1134/S1063783417010048

4. Копылов В.И., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Чегуров М.К., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Смирнова Е.С. Влияние локального химического состава границ зерен на коррозионную стойкость субмикрокристаллического титанового сплава Ti-5Al-2V ИОХ РАН, г. Москва, Сборник трудов Научной конференции грантодержателей РНФ «Фундаментальные химические исследования XXI-го века», с.489 (год публикации - 2016)

5. Нохрин А.В., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Пискунов А.В., Чегуров М.К., Козлова Н.А., Сысоев А.Н. Исследование механизмов коррозионно-усталостного разрушения мелкозернистых титановых сплавов ИМЕТ РАН, г. Москва, Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции по наноматериалам НАНО-2016, с.326-327 (год публикации - 2016)

6. Нохрин А.В., Болдин М.С., Чегуров М.К., Пискунов А.В., Копылов В.И., Чувильдеев В.Н. Опыт использования технологии Spark Plasma Sintering для высокоскоростной диффузионной сварки ультрамелкозернистых титановых сплавов НИЯУ "МИФИ", г. Москва, Сборник трудов 5-го международного научного семинара «Перспективные технологии консолидации материалов с применением электромагнитных полей» (год публикации - 2016)

7. Нохрин А.В., Копылов В.И., Чувильдеев В.Н., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Чегуров М.К., Лопатин Ю.Г., Пискунов А.В., Сысоев А.Н. Исследование коррозионной стойкости и механических свойств субмикрокристаллического промышленного псевдо-альфа титанового сплава Ti-4Al-2V ИПСМ РАН, г. Уфа, Сборник трудов V открытой школы-семинарв стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы (УМЗНМ-2016)» (год публикации - 2016)

8. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Михайлов А.С., Чегуров М.К., Пискунов А.В., Смирнова Е.С. The effect of grain boundary state on the mechanical properties and corrosion resistance of ultra-fine grained titanium alloys Ti-4Al-2V НИТУ "МИСИС", г. Москва, Proc. XV International Conference on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials (iib-2016), p.165 (год публикации - 2016)

9. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Чегуров М.К., Бутусова Е.Н., Михайлов А.С., Смирнова Е.С. Изучение механизмов коррозионного и коррозионно-усталостного разрушения субмикрокристаллического титанового псевдо-альфа сплава Ti-Al-V СевГУ, г. Севастополь, Сбрник трудов LVII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», с.236 (год публикации - 2016)

10. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Козлова Н.А., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Табачкова Н.Ю., Чегуров М.К., Михайлов А.С., Ершова А.В., Сысоев А.Н. Исследование влияния состояния границ зерен на механические свойства и коррозионную стойкость титановых сплавов ИФТТ РАН, г. Черноголовка, Сборник трудов IX международной конференции «Фазовые превращения и прочность кристаллов (ФППК-2016)», с.189-190 (год публикации - 2016)

11. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Тряев П.В., Михайлов А.С., Чегуров М.К., Бутусова Е.Н. Исследование влияния структурно-фазового состояния границ зерен на механические свойства и коррозионную стойкость субмикрокристаллического титанового сплава Изд-во Политехнического университета, г. Санкт-Петербург, Сборник трудов XXII Петербургских чтений по проблемам прочности, с.306-308 (год публикации - 2016)


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
1. Проведены экспериментальные исследования влияния температуры и числа циклов РКУП на однородность микроструктуры, средний размер зерен, локальный фазовый состав, уровень внутренних напряжений, спектр разориентировок границ зерен титана ВТ1-0 и промышленных alfa-титановых сплавов ВТ1-0. Построены зависимости среднего размера зерна и уровня внутренних напряжений от температуры РКУП и числа циклов РКУП. Определена температура РКУП, соответствующая начала процесса деформационно-стимулированного роста зерен. С использованием метода энергодисперсионного микроанализа проведено исследование влияния РКУП на структурно-фазовое состояние границ зерен. Показано, что зернограничные сегрегации циркония в титановом сплаве ПТ7М (Ti-2.5-2Zr) обладают существенно большей стабильностью, чем зернограничные сегрегации алюминия и ванадия в титановом сплаве ПТ3В (Ti-5Al-2V) – при повышенных температурах РКУП (до 450-475 оС) в сплаве ПТ7М деформационно-стимулированного растворения зернограничных сегрегаций циркония не происходит, в то время как в титановом сплаве ПТ3В интенсивная пластическая деформация при промышленных температурах способствует эффективному «растворению» частиц betta-фазы на границах зерен и существенному уменьшению концентрации алюминия и ванадия на границах зерен. 2. Показано, что при отжиге титана и титановых сплавов, полученных за счет малого числа циклов РКУП при пониженных температурах деформации, происходит первичная рекристаллизация, сопровождающаяся формированием неоднородной разнозернистой структуры. При отжиге УМЗ сплавов, структура которых была сформирована при повышенных температурах и большом числе циклов РКУП, наблюдается нормальный рост зерен. 3. Установлено, что при РКУП в титане и титановых сплавах формируются растягивающие поля внутренних напряжений, величина которых уменьшается с повышением температуры РКУП и/или температуры отжига УМЗ сплавов. 4. Показано, что зависимость предела макроупругости и физического предела текучести образцов титана и титановых сплавов от температуры РКУП (при N=1) имеет немонотонный характер с минимумом, соответствующим температуре деформации 400-425 оС. Установлено, что повышение предела макроупругости и физического предела текучести при высоких температурах РКУП обусловлено деформационно-стимулированным выделением частиц карбидов. Отмечено, что промышленный легированный сплав ПТ7М имеет предел макроупругости, сопоставимый с чистым титаном, в то время как величина предела текучести сплава ПТ7М оказывается несколько больше, чем величина физического предела текучести УМЗ титана ВТ1-0 при сопоставимом размере зерна. Высказано предположение, что данный эффект обусловлен присутствием на границах зерен сплава ПТ7М в состоянии после РКУП зернограничных сегрегаций циркония (см. выше), а также частиц betta-фазы. 5. Установлено, что температура начала разупрочнения также немонотонно зависит от температуры РКУП – при увеличении температуры РКУП от 325 до 375 оС температура начала разупрочнения уменьшается от 450 до 375-400 оС (30 мин отжиг), а при дальнейшем повышении температуры РКУП – вновь повышается до 450 оС. Повышение температуры начала разупрочнения при увеличении температуры РКУП связано с выделением частиц карбидов, стабилизирующих мелкозернистую структуру титана, а также формированием более крупнозернистой структуры (средний размер зерна увеличивается до 1.0-1.5 мкм) и, как следствие, уменьшением уровня ее неравновесности (уменьшением миграционной подвижности границ зерен). Показано, что температура начала разупрочнения УМЗ сплава ПТ7М больше, чем температура разупрочнения УМЗ титана. Сравнительные измерения микротвердости образцов УМЗ титановых сплавов ПТ3В и ПТ7М показывают, что УМЗ сплав ПТ7М (N=2, Tркуп=475 oC) обладает наиболее высокой термической стабильностью – процесс разупрочнения сплава начинается лишь после 30-минутного отжига при температуре 550 оС, причем интенсивность уменьшения микротвердости с ростом температуры оказывается наименьшей для всех исследуемых материалов. 6. Испытания на растяжение при комнатной температуре показывают, что УМЗ титан обладает одновременно высокой прочностью и пластичностью (относительное удлинение до разрушения достигает 48%). Отжиг УМЗ титана приводит к уменьшению прочности и повышению пластичности. Фрактографический анализ изломов свидетельствует о вязком характере разрушения. При испытаниях на при повышенных температурах, образцы УМЗ титана демонстрируют эффект сверхпластичности (пластичность при температуре деформации 700 оС достигает 295%). Отмечено, что образцы полученные при большем числе циклов РКУП (имеющий меньший начальный размер зерна) при испытаниях при аналогичных температурах демонстрируют меньшую пластичность и большее напряжение течения. Изломы образцов после испытаний на растяжение (сверхпластичность) имеют вязкий характер, характеризующийся ямочным строением. Зависимость относительного удлинения (пластичности) от температуры РКУП - немонотонная (с минимум). 7. Установлено, что характер эволюции структуры при сверхпластичности зависит от режима формирования структуры: в УМЗ титане и титановых сплавах полученных методом РКУП при повышенных температурах и большом числе циклов при испытаниях на сверхпластичность наблюдается деформационно-стимулированный рост, интенсивность которого с учением температуры РКУП уменьшается. Гистограммы распределения зерен по размера имеют мономодальный характер (аномального роста зерен не обнаружено), но ширина гистограммы распределения зерен по размерам в деформированной области оказывается намного шире, чем в недеформированной области. Зерна в деформированной области имеют равноосную форму, что свидетельствует о реализации механизма зернограничного проскальзывания. Отмечено, что в образцах полученных при малом числе циклов РКУП и малых температурах РКУП в области разрушения наблюдается формирование более мелкозернистой структуры, чем в недеформированной области. Высказано предположение, что физическая природа эффекта уменьшения размера зерна аналогична эффекту уменьшения среднего размера зерна при увеличении степени предварительной деформации (при первичной рекристаллизации). 8. Испытания на горячую солевую коррозию показали, что вне зависимости от режима испытания (различные условия доступа кислорода в автоклав, различное качество подготовки поверхности) УМЗ титан разрушается по механизму язвенной и питтинговой коррозии, в то время как образцы УМЗ сплавов ПТ3В и ПТ7М – по механизму межкристаллитной коррозии. Глубина питтингов и язв, степень поражения поверхности язвами и питтингом зависит от температуры и числа циклов РКУП, а также температуры отжига, а также содержания кислорода в рабочей зоне автоклава: при увеличении числа циклов РКУП, при испытаниях в закрытом автоклаве уменьшается степень поражения поверхности образцов язвами и питтингом; при увеличении числа циклов РКУП при испытаниях в открытом автоклаве не наблюдается значительного изменения коррозионной стойкости УМЗ титана и титановых сплавов. Установлено, что наличие толстых поверхностных слоев окислов препятствует развитию горячей солевой коррозии в данной среде (смеси кристаллических солей). Показано, что на поверхности УМЗ титана с оксидом уменьшается количество питтингов или язв, снижается глубина и степень поражения поверхности по сравнению с поверхностью очищенной от окислов. 9. Электрохимические исследования в кислотной среде (водный раствор 10% HNO3 + 0.2%HF), провоцирующей растравливание границ зерен в титане и титановых alfa-сплавах, показали, что РКУП приводит к изменению основных коррозионных характеристик сплава ВТ1-0 в зависимости от числа циклов и температуры интенсивного пластического деформирования. Установлено, что увеличение числа циклов РКУП от N=1 до N=4 при Тркуп = 375°С приводит к сдвигу потенциала полной пассивации УМЗ титана к более отрицательным значениям от -250 мВ до -272 мВ, что свидетельствует об улучшении пассивационных свойств. Показано, что значения плотности тока коррозии у образца титана после 4 циклов РКУП в 1,5 раза ниже по сравнению с плотностью тока коррозии у образца сплава после 1 цикла РКУП, что свидетельствует о повышении коррозионной стойкости титана после РКУП. Показано, что рекристализационный отжиг приводит к уменьшению в 2 раза расчетной скорости коррозии (плотности тока коррозии) и смещению потенциала коррозии на 50 мВ в положительную область. Установлено, что зависимость потенциала полной пассивации – как для УМЗ титана, так и для УМЗ титановых сплавов - имеет немонотонный характер с минимумом. 10. Проведены коррозионно-усталостные испытания образцов УМЗ титана и титановых сплавов. Показано, что увеличение числа циклов РКУП, приводящее к уменьшению среднего размера зерна и формированию более равномерной структуры, приводит к увеличению сопротивления коррозионной усталости. Установлено, что сплавы ПТ-3В и ПТ-7М обладают лучшей сопротивляемостью коррозионной усталости чем технически чистый титан ВТ1-0 вне зависимости от состояния. 11. Отработаны методики термического и электрохимического насыщения водородом образцов крупнозернистого титана. Построены зависимости микротвердости от содержания водорода в крупнозернистом титане и титановом сплаве ПТ7М. 12. Построена компьютерная модель образования коррозионно-усталостной трещины. Моделирование проведено в пакете ANSYS WORKBENCH 17.2. методом конечных элементов. В основу модели положено предположение об изменении диффузионной проницаемости оксидной пленки (по водороду) при воздействии механических напряжений, что приводит к ускоренному накоплению в ней водорода и, как следствие, быстрому хрупкому разрушению. Расчет времени инкубационного периода (числа циклов до зарождения трещины) проведен в двух предположениях – о возможности образования поверхностной микротрещины после выхода на поверхность первого же пластического сдвига (модель Ньюмана) и в предположении о пороговом механизме образования трещины, в рамках которого для образования микротрещины необходимо накопить критическую степень микродеформации. Результаты численных расчетов сопоставлены с экспериментальными данными. 13. Полученные результаты опубликованы в ведущих зарубежных и отечественных журналах («Journal of Alloys and Compounds» (входит в Q1 базы «Web of Science»), «Technical Physic Letters» («Письма в ЖТФ»), «IOP Conference Series: Materials Science and Engineering», «Russian Metallurgy» («Металлы»)), а также представлены в виде устных и стендовых докладов (всего – 8 докладов) на ведущих российских и международных конференциях в области материаловедения.

 

Публикации

1. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Болдин М.С., Пискунов А.В., Козлова Н.А., Чегуров М.К., Попов А.А., Ланцев Е.А., Копылов В.И., Табачкова Н.Ю. The use of Spark Plasma Sintering method for high-rate diffusion welding of high-strength UFG titanium alloys IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 218 (2017) 012013 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1088/1757-899X/218/1/012013

2. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Бахметьев А.М., Сандлер Н.Г., Козлова Н.А., Тряев П.В., Табачкова Н.Ю., Михайлов А.С., Ершова А.В., Грязнов М.Ю., Чегуров М.К., Сысоев А.Н., Смирнова Е.С. Simultaneous increase in the strength, plasticity, and corrosion resistance of an ultrafine-grained Ti–4Al–2V pseudo-alpha-titanium alloy Technical Physics Letters, 2017, v.43, iss.5, p.466-469 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1134/S1063785017050157

3. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Лопатин Ю.Г., Ершова А.В., Михайлов А.С., Грязнов М.Ю., Чегуров М.В. Study of mechanical properties and corrosive resistance of ultrafine-grained a-titanium alloy Ti-5Al-2V Journal of Alloys and Compounds, 2017, v.723, p.354-367 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.220

4. Чувильдеев В.Н., Мышляев М.М., Нохрин А.В., Копылов В.И., Лопатин Ю.Г., Пирожникова О.Э., Пискунов А.В., Семенычева А.В., Бобров А.А. Effect of the severe plastic deformation temperature on the diffusion properties of the grain boundaries in ultrafine-grained metals Russian Metallurgy (Metally), 2017, iss. 5, p.413-425 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1134/S0036029517050044

5. Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Нохрин А.В., Копылов В.И. Исследование процессов коррозионно-усталостного разрушения мелкозернистых титановых сплавов, полученных методами интенсивного пластического деформирования Сборник тезисов докладов LIX Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (5-8 сентября 2017 г., г. Тольятти, ТГУ), Тольятти, ТГУ, 2017, c.195-196 (год публикации - 2017)

6. Козлова Н.А., Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Тряев П.В., Чегуров М.К., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Михайлов А.С., Ершова А.В., Грязнов М.Ю., Мелехин Н.В. Исследование механических свойств и коррозионной стойкости a- и псевдо-a мелкозернистых титановых сплавов Сборник тезисов докладов VII-й Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (DFMN-2017)» (7-10 ноября 2017 г., г. Москва, ИМЕТ РАН), Москва, ИМЕТ РАН, 2017, с.304-305 (год публикации - 2017)

7. Нохрин А.В., Болдин М.С., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Чегуров М.К., Пискунов А.В., Попов А.А., Ланцев Е.А., Сахаров Н.В., Козлова Н.А. Опыт использования технологии Spark Plasma Sintering для высокоскоростной диффузионной сварки ультрамелкозернистых сплавов Сборник тезисов докладов VII-й Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (DFMN-2017)» (7-10 ноября 2017 г., г. Москва, ИМЕТ РАН), Москва, ИМЕТ РАН, 2017, с.308-309 (год публикации - 2017)

8. Нохрин А.В., Копылов В.И., Чувильдеев В.Н., Тряев П.В., Козлова Н.А., Чегуров М.К., Табачкова Н.Ю., Михайлов А.С., Ершова А.Е., Грязнов М.Ю., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А. Исследование влияния интенсивной пластической деформации на структуру, механические свойства и коррозионную стойкость a-титановых сплавов Сборник тезисов докладов VIII-ой Международной школы «Физическое материаловедение» (3-8 сентября 2017 г., г. Тольятти, ТГУ), Тольятти, ТГУ, 2017, с.193 (год публикации - 2017)

9. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Болдин М.С., Пискунов А.В., Козлова Н.А., Чегуров М.К., Попов А.А., Ланцев Е.А., Копылов В.И., Табачкова Н.Ю. The use of Spark Plasma Sintering method for high-rate diffusion welding of ultrafine-grained a-titanium alloys with high strength and corrosive resistance Proc. XIV Sino-Russian Symposium on Advanced Materials and Technologies (г. Санья, о. Хайнань, Китай, 28 ноября – 01 декабря 2017 г.), Non-Ferrous Metals Society of China, 2017 (год публикации - 2017)

10. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Лихницкий К.В., Грязнов М.Ю., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Чегуров М.К. Effect of local chemical composition of grain boundaries on corrosive resistance and mechanical properties of ultrafine-grained titanium alloys Сборник тезисов докладов Седьмой международной конференции по фундаментальным основам диффузии "Diffusion fundamentals VII" (3-7 июля 2017 г., г. Москва, НИТУ «МИСИС»)., Москва, изд-во ООО "ПКЦ Альтекс", 2017, с.115-116 (год публикации - 2017)

11. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю., Михайлов А.С., Ершова А.В. Влияние локального химического состава границ зерен на коррозионную стойкость ультрамелкозернистого титанового сплава Сборник тезисов докладов International scientific and technical conference “Modern Electrochemical Technologies and Equipment (METE-2017)” (Беларусь, Минск, 28-30 ноября 2017 г., БГТУ), Беларусь, Минск, БГТУ, 2017, с.349-351 (год публикации - 2017)

12. Чувильдеев В.Н., Семенычева А.В. Model of grain boundary diffusion in titanium and zirconium a- and b-phases Сборник тезисов докладов Седьмой международной конференции по фундаментальным основам диффузии "Diffusion fundamentals VII" (3-7 июля 2017 г., г. Москва, НИТУ «МИСИС»), - (год публикации - 2017)

13. - Участие в международной конференции по коррозии и электрохимии Медиа-центр ННГУ, 06.12.2017 (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. Проведены исследования механических свойств титановых сплавов, полученных методом РКУП и последующей ротационной ковкой. Показано, что технология ротационной ковки позволяет получать длинномерные образцы в форме прутков, характеризующиеся высокой прочностью, коррозионной стойкостью и коррозионно-усталостной прочностью. Показано, что применение технологии ротационной ковки позволяет в титановом сплаве ПТ7М сформировать мелкозернистую структуру с высокими механическими свойствами – пределом текучести (1050-1070 GPa), пределом прочности (1080 GPa) и твердостью (2.9-3.0 GPa). В состоянии после ротационной ковки в сплаве формируются растягивающие поля внутренних напряжений, вносящие дополнительный вклад в снижение пластичности сплава – относительное удлинение до разрушения составляет 6-8%. После испытаний на горячую солевую коррозию (ГСК) на поверхности крупнозернистого титанового сплава Ti-2.2Al-2.5Zr наблюдается два вида коррозионных дефектов, связанных со строчечным выделением частиц b-фазы (дефекты типа I) и дефекты межкристаллитной коррозии (дефекты типа II), связанных с повышенной концентрацией коррозионно-активных легирующих элементов (цирконий, алюминий) на границах зерен сплава. Характер разрушения УМЗ сплава при ГСК зависит от времени испытаний и изменяется от язвенного характера разрушения до межкристаллитного разрушения при увеличении времени испытания от 270 ч до 500 ч. Формирование мелкозернистой структуры приводит к повышению стойкости титанового сплава к электрохимической коррозии, при этом наблюдаются различия в коррозионной стойкости поверхностной и центральной зоны поперечного сечения образцов сплава ПТ7М, обусловленные, очевидно, различиями в степени накопленной деформации центрального и поверхностного слоев прутка при ротационной ковке. При электрохимических испытаниях коррозионное разрушение поверхности крупнокристаллического образца происходит путем растравливания межфазных (a-b)-границ; в МЗ сплаве наблюдается активное коррозионное растравливание полос локализованной деформации. Показано, что формирование мелкозернистой структуры приводит к повышению условного предела выносливости (на базе испытаний N* = 3*10^6 циклов) от 320-330 МПа до 570-590 МПа и к повышению долговечности Nразр (при амплитуде нагружения Sа = 600 МПа) от 10^3 циклов до 4*10^4 - 5*10^5 циклов нагружения. Установлено, что результаты коррозионно-усталостных испытаний образцов мелкозернистого сплава характеризуются большим разбросом экспериментальных точек, обусловленным неоднородностью распределения деформации по продольному сечению титанового прутка после ротационной ковки. Это приводит к формированию более высокопрочной и более мелкозернистой структуры в поверхностном слое прутка титанового сплава ПТ7М по сравнению с металлом центральной части поперечного сечения прутка. Показано, что кривая коррозионной усталости Sa – lg(N) для мелкозернистого сплава ПТ7М с хорошей точностью может быть описана с помощью степенного уравнения Басквина. Установлено, что формирование мелкозернистой структуры в сплаве ПТ7М приводит к повышению угла наклона зависимости Sa – lg(N) в области малоцикловой усталости (к повышению параметра А в уравнении Басквина от 750 МПа до 2805-3245 МПа). Изломы мелкозернистых образцов имеют вязкий характер. Обнаружено, что для мелкозернистого сплава ПТ7М параметр А в уравнении Басквина немонотонно (с максимумом) зависит от температуры отжига. Разработана модель, позволяющая провести анализ влияния размера зерна и структурно-фазового состояния границ зерен на склонность УМЗ титановых сплавов к зарождению и распространению коррозионно-усталостных трещин. Предложено качественное объяснение немонотонного характера зависимости А(Т) и показано, что характер зависимости А(Т) может быть объяснен особенностями эволюции микроструктуры сильнодеформированного сплава ПТ7М в процессе отжига: (1) уменьшение плотности решеточных дислокаций, (2) выделение и растворение наночастиц циркония, (3) выделение частиц b-фазы, приводящее к возникновению внутренних полей напряжений на межфазных (a-b)-границах, и (4) интенсивный рост зерен при повышенных температурах отжига. 2. Отработана методика испытаний на стойкость УМЗ титановых сплавов к электрохимическому наводораживанию. Показано, что наводораживание в двухэлектродной ячейке заполненной раствором 1 н H2SO4 при комнатной температуре приводит к образованию гидридного слоя TiH2 на поверхности крупнозернистых и УМЗ образцов, а также гидридов игольчатой формы, растущих от поверхности в объем материала, что приводит к увеличению внутренних напряжений в титановых сплавах. Средний размер гидридов игольчатой формы варьируется от 5-7 до 20-25 мкм и пропорционален размеру частиц b-фазы или среднему размеру зерна в сплавах. В процессе наводораживания наблюдается повышение микротвердости в соответствии с диффузионным законом (микротвердость пропорциональная t1/2), при этом зависимость H(t1/2) может быть с хорошей степенью точности интерполирована двумя прямыми линиями с разными углами наклона, что, по нашему мнению, соответствует смене механизмов водородного охрупчивания (насыщения). Показано, что формирование внутренних полей напряжений приводит к разрушению гидридного слоя на поверхности титановых сплавов при их индентировании пирамидой Виккерса. Установлено, что УМЗ сплавы демонстрируют более высокую стойкость к водородному охрупчиванию по сравнению с крупнозернистыми сплавами – УМЗ сплавы демонстрируют меньшую интенсивность повышения микротвердости (меньший угол наклона прямой линии H(t1/2), а средний размер гидридов игольчатой формы в них оказывается заметно меньше среднего размера гидридов в крупнозернистых сплавах, что, вероятно, обусловлено измельчением размера зерна в процессе интенсивной пластической деформации (ротационной ковки, РКУП). При этом толщина сплошного гидридного слоя на поверхности образцов титановых сплавов не зависит от их размера зерна и составляет 5-7 мкм, но уровень внутренних напряжений, оцененный методом РФА, в гидридном слое для УМЗ металлов оказывается меньше величины внутренних напряжений в гидридном слое крупнозернистых металлов. Это, вероятно, обусловлено различием в размерах гидридов игольчатой формы, распространяющихся вдоль частиц b-фазы и границ зерен, вызывающих возникновение внутренних напряжений в приповерхностном слое образцов исследуемых титановых сплавов. Усталостные и коррозионно-усталостные испытания наводороженных образцов показали, что крупнозернистые наводороженные образцы имеют меньшую усталостную долговечность, чем образцы с ультрамелкозернистой структурой. Отмечено, что усталостные изломы наводороженных образцов имеют вязкий характер, при этом изломы рекристаллизованных наводороженных образцов характеризуются множественным зарождением усталостных трещин. 3. Показано, что технология SPS позволяет эффективно осуществлять высокоскоростную диффузионную сварку a-титановых сплавов, сохраняя УМЗ структуру, высокую твердость и коррозионную стойкость в сварном соединении. Установлено, что более высокая скорость рассасывания пор в сварных соединениях УМЗ сплавов обусловлена высокой интенсивностью процессов диффузии по неравновесным границам зерен и малым масштабом диффузионного массопереноса, пропорционального размеру зерна. Показано, что зависимость скорости уплотнения сварного соединения (скорости сваривания) от скорости нагрева для крупнозернистых и УМЗ сплавов имеет различный характер. В крупнозернистых сплавах увеличение скорости нагрева приводит к монотонному уменьшению скорости уплотнения, что обусловлено уменьшением времени процесса сварки при высокой скорости нагрева. В УМЗ сплавах наблюдается немонотонный характер (с максимумом) зависимости скорости уплотнения от скорости нагрева. По нашему мнению он обусловлен тем, что при увеличении скорости нагрева уменьшается размер рекристаллизованного зерна d, что приводит к уменьшению характерного масштаба диффузионного массопереноса x ~ d/2 и, как следствие, к уменьшению характерного времени, необходимого для завершения уплотнения металла и полного «рассасывания» пор в сварном соединении. При дальнейшем увеличении скорости нагрева фактор, связанный с уменьшением времени сварки, вновь становится преобладающим и скорость уплотнения уменьшается. Установлено, что на стадии непрерывного нагрева кинетика уплотнения металла сварных соединений в крупнозернистых и УМЗ титановых сплавах Ti-5Al-2V может быть описана с помощью модели Young-Culter model. Энергия активации уплотнения металла сварных соединений в крупнозернистых титановых сплавах в режиме непрерывного нагрева близка к энергии активации степенной ползучести в a-Ti, лимитируемой скольжением и переползанием дислокаций. Энергия активации уплотнения сварных соединений при диффузионной сварке УМЗ сплавов близка к энергии активации зернограничной диффузии. На стадии изотермической выдержки кинетика процесса уплотнения металла сварных соединений в титановых сплавах лимитируется процессом степенной ползучести, скорость которой в крупнозернистом титановом сплаве определяется интенсивностью диффузии в кристаллической решетке - Ti. В УМЗ сплаве может иметь место одновременное протекание процесса степенной ползучести, связанного со скольжением и переползанием дислокаций, энергия активации которого соответствует энергии активации диффузии по ядрам решеточных дислокаций, и процесса зернограничного проскальзывания или ползучести по Коблу, энергия активации которых соответствует энергии активации зернограничной диффузии.

 

Публикации

1. Нохрин А.В., Болдин М.С., Ланцев Е.А., Востоков М.М., Грязнов М.Ю., Чувильдеев В.Н. Spark plasma sintering for high-rate diffusion welding of a UFG titanium alloy PT3V IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, v.558, Article ID 012029 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1088/1757-899X/558/1/012029

2. Семенычева А.В., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В. A theoretical model of grain boundary self-diffusion in metals with phase transitions (case study into titanium and zirconium) Physica B: Condensed Matter, v.537, p.105-110 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.01.069

3. Смирнова Е.С., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В. A theoretical model of lattice diffusion in oxide ceramics Physica B: Condensed Matter, v.545, p.297-304 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.06.043

4. Смирнова Е.С.,Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В. Mechanisms of volume diffusion in metals near the Debye temperature Materials Chemistry and Physics, v.219, p.273-277 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.08.047

5. Чувильдеев В.Н., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Копылов В.И., Нохрин А.В., Грязнов М.Ю., Лихницкий К.В., Табачкова Н.Ю., Галаева Е.А., Котков Д.Н., Бахметьев А.М., Тряев П.В., Мышляев М.М. Corrosion-fatigue fracture of the ultrafine-grained PT-7M titanium alloy fabricated by Rotary Forging Russian Metallurgy (Metally), v.2020, No.7, p.767-778 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1134/S0036029520070058

6. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Нохрин А.В., Грязнов М.Ю., Лихницкий К.В., Шадрина Я.С., Тряев П.В., Табачкова Н.Ю. Corrosion fatigue crack initiation in ultrafine-grained near-a titanium alloy PT7M prepared by Rotary Swaging Journal of Alloys and Compounds, - (год публикации - 2019)

7. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Тряев П.В., Табачкова Н.Ю., Чегуров М.К., Козлова Н.А., Михайлов А.С., Ершова А.В., Грязнов М.Ю., Шадрина Я.С., Лихницкий К.В. Effect of severe plastic deformation realized by Rotary Swaging on the mechanical properties and corrosion resistance of near-a-titanium alloy Ti-2.5Al-2.6Zr Journal of Alloys and Compounds, - (год публикации - 2019)

8. Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Копылов В.И., Болдин М.С., Востоков М.М., Грязнов М.Ю., Табачкова Н.Ю., Тряев П.В. Spark plasma sintering for high-speed diffusion bonding of the ultrafine-grained near-α Ti–5Al–2V alloy with high strength and corrosion resistance for nuclear engineering Journal of Materials Science, v.54, iss.24, pp.14926-14949 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/s10853-019-03926-6

9. Нохрин А.В., Болдин М.С., Пискунов А.В., Козлова Н.А., Чегуров М.К., Копылов В.И., Табачкова Н.Ю., Чувильдеев В.Н., Тряев П.В. The Use of SPS for High-Rate Diffusion Welding of High-Strength Ultrafine-Grained α-Titanium Alloy Ti-5Al-2V Springer International Publishing, - (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/978-3-030-05327-7

10. Берендеев Н.Н., Мурашов А.А., Галаева Е.А., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В. Коррозионная усталость мелкозернистых альфа- и псевдо-альфа титановых сплавов для ядерной энергетики Сборник тезисов докладов X Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов (ФППК-2018)", 194 с. (год публикации - 2018)

11. Нохрин А.В., Болдин М.С., Козлова Н.А., Чегуров М.К., Востоков М.М., Шадрина Я.С., Копылов В.И., Чувильдеев В.Н. Исследование структуры и свойств сварных соединений из высокопрочных микрокристаллических титановых сплавов, полученных методом высокоскоростной электроимпульсной диффузионной сварки Сборник тезисов докладов X Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов (ФППК-2018)", с. 162 (год публикации - 2018)

12. Нохрин А.В., Болдин М.С., Ланцев Е.А., Востоков М.М., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Чегуров М.К., Козлова Н.А. Высокоскоростная твердофазная диффузионная сварка мелкозернистых титановых сплавов методом SPS Сборник тезисов докладов Международной конференции "Синтез и консолидация порошковых материалов (SCPM-2018)", с.481-487 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.30826/SCPM2018099

13. Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Чегуров М.К., Тряев П.В., Михайлов А.С., Ершова А.В., Табачкова Н.Ю., Козлова Н.А., Шадрина Я.С., Пискунов А.В., Степанов С.П., Лихницкий К.В. Исследование структуры, механических свойств и коррозионной стойкости высокопрочного микрокристаллического сплава Ti-2.5Al-2Zr Сборник тезисов докладов X Международной конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов (ФППК-2018)", 194 с. (год публикации - 2018)

14. Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Болдин М.С., Ланцев Е.А., Востоков М.М. Ноу-хау "Способ высокоскоростной диффузионной сварки ультрамелкозернистого титанового сплава ПТ3В, используемого в ядерной энергетике" -, - (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
Разработка и внедрение новых технологий получения конструкционных материалов, позволяющих обеспечить повышение эксплуатационной надежности и ресурс длительно эксплуатирующихся металлоконструкций, невозможна без параллельной разработки методик оценки склонности этих материалов к воздействию повреждающих факторов. Важно отметить, что разработка методик, позволяющих проводить корректную оценку стойкости металлоконструкций к длительному воздействию кого-либо повреждающего процесса, невозможна без детального экспериментального и теоретического исследования природы этого повреждающего процесса и особенностей его развития в новых материалах. В качестве объекта исследования выступают высокопрочные титановые сплавы, предназначенные для длительной эксплуатации в условиях одновременного воздействия статических и циклических механических нагрузок, повышенных температур и коррозионно-агрессивных сред, характерных для современных судовых ядерно-энергетических установок (ЯЭУ), используемых в ледоколах, плавучих АЭС, подводных лодках, надводных кораблях ВМФ и др. Недостаточный уровень прочностных и коррозионных свойств традиционных крупнозернистых титановых сплавов в условиях одновременного воздействия повышенной температуры, механической нагрузки и воздействия коррозионно-агрессивных сред, обуславливающих активное протекание особых видов коррозии (горячей солевой (межкристаллитной) коррозии, коррозионной усталости и коррозионного растрескивания под напряжением) существенно ограничивает ресурс высокоответственных узлов и элементов конструкций современных судовых ЯЭУ, повышая риски возникновения внештатных аварийных ситуаций на кораблях ВМФ, плавучих АЭС, ледоколах и др., приводя к уменьшению межремонтных промежутков времени, а также затрат на ремонтно-восстановительные и диагностические работы. Разработанные в рамках проекта высокопрочные титановые сплавы с одновременно повышенной прочностью и коррозионной стойкостью позволяют успешно решить данные проблемы.