Закономірності формування нанокрісталічної структури та механічних властивостей в сплавах заліза під час інтенсивної пластичної деформації.

1. Номер державної реєстрації - 0109U000407
2. Науковий керівник – д.т.н., проф. Білоцький О.В.
3. Суть розробки, основні результати.

Розроблено і науково обґрунтовано новий підхід до створення способу термомеханічній та термомеханікохімічній обробки для ефективного подрібнення зеренної структури сплавів заліза до нанорозмірів при високоенергетичних механічних діях на матеріал інтенсивною пластичною деформацією тертям (ІПДТ) в газових середовищах, що на відміну від існуючих способів поверхневої ІПД забезпечує формування широких областей диспергованої структури деформаційно-дифузійного походження. ІПДТ, як різновид деформаційного впливу при створенні наноструктурних матеріалів в поєднанні з газовою атмосферою, може бути ефективним способом управління структурою і властивостями металевих матеріалів. Встановлено і обґрунтовано загальні закономірності диспергування зеренної структури сплавів на основі заліза від мікро- до нанорозмірів пыд час ІПДТ в газових середовищах, вплив змін зеренної і дислокаційної структури на особливості дифузії і фазових перетворень у вказаних умовах, а також закономірності, які узагальнюють вплив отриманого структурного стану і фазового складу на механічні властивості сплавів заліза.

Розроблено наукову концепцію диспергування зеренної структури сплавів на основі a-заліза від мікро- до нанорозмірного рівня в процесі інтенсивної пластичної деформації тертям в газових середовищах та отримано принципово нові наукові результати про вплив нанокристалічного стану на механічні властивості ОЦК–металів. Наукова концепція диспергування зеренної структури сплавів заліза полягає в необхідності одночасного виконання наступних умов: реалізації різноспрямованої деформації (зокрема, стиск зі зсувом); проведення процесу обробки у області температур динамічної рекристалізації; досягнення високого ступеня дійсної деформації е ³ 10 і високої швидкості деформації (έ ³ 102 с -1). Управління масштабом зеренної структури від мікро- до нанорозмірів досягається за рахунок варіювання швидкості деформації при зміні ступеня дійсної деформації в інтервалі від е ³ 2 до е ³ 10. Додатковими чинниками регулювання масштабу зеренної структури є варіювання хімічним складом шляхом насичення домішковими атомами впровадження (переважно азотом) без зміни фазового складу, і/або з виділенням нанорозмірних частинок другої фази. Такими вторинними виділеннями можуть бути оксиди – при обробці на повітрі, або нітриди (наприклад, g ¢-фаза) при обробці в аміаку і подальшому старінні/відпалі. Розроблена концепція диспергування зеренної структури сплавів заліза дозволяє подрібнювати структуру поверхневого шару сплавів заліза (сталей) до нанорозмірного рівня в процесі ІПДТ в газових середовищах при температурі динамічної рекристалізації.
Встановлені закономірності формування структури і механічних властивостей сплавів заліза дозволяють, змінюючи вихідний хімічний склад матеріалу, газового середовища, і умови обробки, формувати структурні стани з різним рівнем дисперсності зеренної структури і регульованими механічними властивостями (твердістю і пластичністю).