Деформационное получение металломатричных композитов с улучшенными физико-механическими свойствами

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 18-12-00440

НазваниеДеформационное получение металломатричных композитов с улучшенными физико-механическими свойствами

Руководитель Мулюков Радик Рафикович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук , Республика Башкортостан

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-208 - Металлы. Сплавы. Неупорядоченные структуры

Ключевые слова металломатричный композит, наноструктура, интерметаллидные соединения, деформация сдвигом под давлением, структурно-фазовое превращение

Код ГРНТИ55.09.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящен решению актуальной и научно-значимой задачи развития метода получения металломатричных композитов, основанного на интенсивной пластической (мегапластической) деформации сдвигом под давлением слоистых компонентов и их последующем отжиге. Металломатричные композиты обладают существенно повышенными по сравнению с исходными компонентами эксплуатационными свойствами: удельной прочностью, износостойкостью, усталостной прочностью, жаропрочностью и т.д. Научная новизна данного проекта заключается в разработке метода получения однородных металломатричных композитов с регулируемым фазовым составом из пластин чистых металлов путем деформационного воздействия сдвигом под давлением и последующего их отжига. В результате деформационной обработки сдвигом под давлением пластин двух различных металлов образуется единый монолитный образец, последующая термическая обработка которого приводит к формированию в нем металломатричного композита. Такие композиты называют также “in situ” или естественными композитами, поскольку в отличие от «искусственных композитов», полученных внедрением в матрицу уже готовых структурных составляющих, естественный композит состоит из двух и более фаз (в том числе интерметалидных), полученных в результате естественных процессов при деформационном и термическом воздействии. Отличительной особенностью таких композитов является хорошее сопряжение интерметаллидных фаз с матрицей на основе твердого раствора исходных металлов. Интенсивная деформация пластинок чистых металлов в виде слоистых компонентов позволяет избежать трудоемких литейных технологий для получения сплавов и композитов, что особенно важно в случае существенного различия температур плавления компонентов. В отличие от механического сплавообразования в шаровых мельницах, данный метод не вносит дополнительных загрязнений и позволяет получать образцы с заданным химическим составом и без последующей консолидации. На примере двухкомпонентных металлических систем – Al-X (X=Cu, Nb, Mg, Be) методами деформации сдвига под давлением и отжига будут получены металломатричные (in situ) композиты. Сплавы на основе таких систем широко используются в аэрокосмической, автомобильной отраслях, в электронике и эмиссионной электронике, которые предъявляют все более высокие требования к механическим и эмиссионным свойствам материалов. Процесс оптимизации твердофазного получения естественных композитов для каждой пары металлов включает в себя: подготовку образов исходных разнородных пластин металлов для деформации, выбор способа укладки и количества слоев, выбор условий деформации (давление, скорость вращения бойков, количество циклов вращения), режимы отжига, которые должны обеспечить необходимую объемную долю различных упрочняющих фаз. Предполагается выяснение механизмов и кинетики фазовых превращений при деформационно-термическом воздействии. Методом молекулярной динамики будет проведено моделирование формирования композитной структуры в системах Al-X в двумерной и квазидвумерной постановке. Исследования структуры, фазового и химического анализа полученных композитов будут проведены методами рентгеновской дифракции, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии. Будут исследованы физико-механические свойства полученных композитов, такие как электрические, тепловые, прочностные, эмиссионные свойства, определены значения микро- и нанотвердости, модуль Юнга, коэффициенты распыления и коэффициенты ионно-электронной эмиссии отдельных фаз композитов. Полученные экспериментальные данные и результаты математического моделирования могут быть использованы для разработок перспективных металломатричных композитов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. В.Н. Даниленко, Г.Ф. Корзникова, А.П. Жиляев, С.Н. Сергеев, Г.Р. Халикова, Р.Х. Хисамов, К.С. Назаров, Л.У. Киеккужина, Р.Р. Мулюков Effect of annealing on the structure and phase composition of Al-Cu laminated metal-matrix composites produced by shear deformation under pressure IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, V.447. 012021 (год публикации - 2018)
10.1088/1757-899X/447/1/012021

2. Корзникова Г.Ф., Жиляев А.П., Даниленко В.Н., Хисамов Р.Х., Назаров К.С., Сергеев С.Н., Халикова Г.Р., Мулюков Р.Р. Деформационное получение металломатричных композитов Cu-Al с нанокристаллической структурой Сборник трудов конференции: Актуальные вопросы биологической физики и химии. (БФФХ-2018). Издательство: ФГАОУ ВО "Севастопольский государственный университет" (Севастополь), С.9-12 (год публикации - 2018)

3. Г.Ф. Корзникова, Р.Р. Мулюков, А.П. Жиляев, В.Н. Даниленко, Р.Х. Хисамов, К.С. Назаров, С.Н. Сергеев, Г.Р. Халикова, Р.Р. Кабиров Al-Cu layered composites fabricated by deformation AIP Conference Proceedings (год публикации - 2018)

Публикации

1. В.Н. Даниленко, Сергеев С.Н., Баимова Ю.А., Корзникова Г.Ф., Назаров К.С., Хисамов Р.Х., Глезер А.М., Мулюков Р.Р. An approach for fabrication of Al-Cu composite by high pressure torsion Materials Letters, V. 236, P. 51-55 (год публикации - 2019)
10.1016/j.matlet.2018.09.158

2. Кабиров Р.Р., Назаров К.С., Корзникова Г.Ф., Хисамов Р.Х., Сергеев С.Н., Нагимов М.И., Мулюков Р.Р. Mechanical Properties of a Metal-Matrix Composite Based on Copper and Aluminum, Obtained via Shear Deformation under Pressure Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, V. 93, Iss. 10, P. 1265-1269. (год публикации - 2019)
10.3103/S1062873819100101

3. Г.Ф. Корзникова, Назаров К.С., Хисамов Р.Х., Сергеев С.Н., Шаяхметов Р.У., Халикова Г.Р., Баимова Ю.А., Глезер А.М., Мулюков Р.Р. Intermetallic growth kinetics and microstructure evolution in Al-Cu-Al metal-matrix composite processed by high pressure torsion Materials Letters, V. 253, P. 412-415 (год публикации - 2019)
10.1016/j.matlet.2019.07.124

4. Корзникова Г.Ф., Даниленко В.Н., Жиляев А.П., Хисамов Р.Х., Назаров К.С., Сергеев С.Н., Кабиров Р.Р., Халикова Г.Р., Мулюков Р.Р. Металломатричный композит на основе меди и алюминия, полученный деформацией сдвига под давлением XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. —Уфа: РИЦ БашГУ, Т. 3, С.675-677 (год публикации - 2019)
10.22226/2410-3535-2019-congress-v3

5. Даниленко В.Н., Мулюков Р.Р. Cтруктура и механические свойства естественных композитов в системе Al-Nb XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. —Уфа: РИЦ БашГУ, Т. 3, С. 1056-1057. (год публикации - 2019)
10.22226/2410-3535-2019-congress-v3

6. М.Р. Лукманов, К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, Л.У. Киеккужина Влияние отжига на формирование структуры и механические свойства естественных композитов в системе Al-Cu XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. —Уфа: РИЦ БашГУ, Т. 3, С. 132-133 (год публикации - 2019)
10.22226/2410-3535-2019-congress-v3

7. Назаров К.С., Хисамов Р.Х., Сергеев С.Н., Мусабиров И.И., Шаяхметов Р.У., Тимиряев Р.Р., Корзникова Г.Ф., Мулюков Р.Р. Ионное распыление металломатричного композита Al-Cu полученного деформацией сдвигом под давлением Труды XXIV Международной конференции Взаимодействие ионов с поверхностью. ВИП-2019. Москва, Россия., Т. 1, С. 106-109 (год публикации - 2019)

8. П.В. Полякова, К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, Ю.А. Баимова Molecular dynamics simulation of structural transformations in Cu-Al system under pressure Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2019)

Публикации

1. Корзникова Г., Корзникова Е., Назаров К., Шаяхметов Р., Хисамов Р., Халикова Г., Мулюков Р. Structure and Mechanical Behavior of Al–Nb Hybrids Obtained by High-Pressure-Torsion-Induced Diffusion Bonding and Subsequent Annealing Advanced Engineering Materials (год публикации - 2020)
10.1002/adem.202000757

2. Корзникова Г., Кабиров Р., Назаров К., Хисамов Р., Шаяхметов Р., Корзникова Е., Халикова Г., Мулюков Р. Influence of Constrained High-Pressure Torsion on Microstructure and Mechanical Properties of an Aluminum-Based Metal Matrix Composite JOM, 72, 2898-2911 (год публикации - 2020)
10.1007/s11837-020-04152-1

3. Р.Х. Хисамов, Г.Ф. Корзникова, Г.Р. Халикова, С.Н. Сергеев, К.С. Назаров, Р.У. Шаяхметов, Р.Р. Мулюков Получение естественного металломатричного композита Al-Nb деформацией сдвигом под давлением и его эмиссионная эффективность в тлеющем разряде Письма в Журнал технической физики, т.46. В.23. С. 45-47 (год публикации - 2020)
10.21883/PJTF.2020.23.50349.18425

4. Г.Р. Халикова, Г.Ф. Корзникова, К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, С.Н. Сергеев, Р.У. Шаяхметов, Р.Р. Мулюков О возможности применения интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением для изготовления Al-Nb металломатричных композиционных материалов Письма о материалах, В.10, №4, С. 475-480 (год публикации - 2020)
10.22226/2410-3535-2020-4-475-480

5. П.В. Полякова, Ю.А. Баимова СДВИГОВЫЕ ДЕФОРМАЦИИ КАК СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРЫ Al-Cu: АТОМИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Фундаментальные проблемы современного материаловедения, том 17 No4 С. 419-423 (год публикации - 2020)
10.25712/ASTU.1811-1416.2020.04.001

6. Даниленко В.Н., Киеккужина Л.У., Мулюков Р.Р. МИКРОСТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ МЕТАЛЛОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИТА Аl-Nb ПОЛУЧЕННОГО ДЕФОРМАЦИЕЙ СДВИГОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Сборник трудов Открытой школы-конференции стран СНГ. 05-09 октября 2020 г., г. Уфа / отв. ред. д-р физ.-мат. наук А.А. Назаров. —Уфа: РИЦ БашГУ, 2020.—429с., С.334-336 (год публикации - 2020)

7. Г.Р. Халикова, Г.Ф. Корзникова, К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, С.Н. Сергеев, Р.У. Шаяхметов, Р.Р. Мулюков СТРУКТУРА И МИКРОТВЕРДОСТЬ АЛЮМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ Al-Nb, ИЗГОТОВЛЕННОГО ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ КРУЧЕНИЕМ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ Сборник трудов Открытой школы-конференции стран СНГ. 05-09 октября 2020 г., г. Уфа / отв. ред. д-р физ.-мат. наук А.А. Назаров. —Уфа: РИЦ БашГУ, 2020.—429с., С.220-220 (год публикации - 2020)

8. Р.Х. Хисамов, А.А. Кистанов, К.С. Назаров, Р.У. Шаяхметов, Г.Ф. Корзникова, Ю.М. Юмагузин, С.В. Дмитриев, Р.Р. Мулюков Work function of chemical compounds of aluminum-magnesium system IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, V.1008 (год публикации - 2020)

9. Р.Р. Мулюков, К.С. Назаров, Р.У. Шаяхметов, Г.Ф. Корзникова, Е.А. Корзникова Nano-mechanical testing of high pressure torsion consolidated Al-Nb metal matrix hybrids after annealing IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, V. 1008 (год публикации - 2020)

10. П.В. Полякова, Ю.А. Баимова Molecular dynamics simulation of diffusion in Mg-Al system under pressure IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, V.1008 (год публикации - 2020)

11. Г.Р. Халикова, Г.Ф. Корзникова, К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, С.Н. Сергеев, Р.У. Шаяхметов, Р.Р. Мулюков Optimization of high pressure torsion processing modes for fabrication of the Al-Nb hybrid system composite IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, V.1008 (год публикации - 2020)

12. В.Н. Даниленко, Л.У. Киеккужина, К.С. Назаров, Р.Р. Мулюков Microstructure and phase composition of Аl-Nb metal-matrix composites produced by shear deformation under pressure IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, V.1008 (год публикации - 2020)