Микро- и наноструктурные процессы в поверхностных слоях конструкционных сплавов в условиях высокоэнергетической обработки.
Проведен комплекс экспериментальных исследований, результаты которых позволили установить влияние режимов ультразвуковой ударной обработки (УЗУО) на воздухе, в инертной атмосфере и среде жидкого азота на микротвердость, тонкую микроструктуру, фазовый и химический состав поверхностных слоев алюминиевого сплава Д16 и титанового сплава ВТ6. Определено, что максимальный эффект упрочнения при обработке на воздухе и в средах аргона и гелия не превышает 200%; для сплава Д16 при малой длительности ультразвукового воздействия характерным является существенное увеличение микротвердости (эффект упрочнения), а для более длительной обработки – снижения микротвердости до исходных значений (эффект разупрочнения). Методика проведения ультразвуковой ударной обработки в жидком азоте при условии всестороннего сжатия образца предложена впервые – эффект упрочнения сплава Д16 достигает ~500 %, уменьшения значений микротвердости при увеличении длительности обработки не наблюдается. Криодеформация обусловливает измельчение исходной структуры сплава до 15-20 нм при сохранении определенного количества зерен микронных размеров.
Отработаны режимы УЗУО для формирования композиционных покрытий с повышенной (до 5 раз) микротвердостью за счет внедрения в поверхностные слои сплава Д16 углеродных нанотрубок, дисперсных частиц Al2O3, Ti, Ni, BC.
Выявлена физическая природа изменений химического состава приповерхностных слоев низколегированной стали под действием плазмы газового разряда в разных средах. Определены механизмы ионно-индуцированной поверхностной сегрегации элементов и аномального проникновения атомов из газоразрядной плазмы в объем материала. Предложены режимы обработки для повышения антикоррозионных свойств поверхности.
Определены закономерности формирования структуры и химического состава приповерхностных слоев сплавов системы Сo-Сr-Mo медицинского назначения в условиях лазерной обработки в разных средах. Установлено, что неоднородность химического состава в плоскости оплавленной поверхности связана с разной скоростью перекристаллизации и поверхностной сегрегацией элементов сплава под действием лазерного облучения. Лазерная обработка сплавов Сo-Сr-Mo в среде аргона приводит к образованию на поверхности периодического кольцевого рельефа, период волн которого зависит от плотности мощности лазерного облучения. Впервые обнаружено формирование нанокристаллитов с осью симметрии пятого порядка. Доказано, что основным фактором снижения значений электрохимических потенциалов является формирование на поверхности сплошного слоя оксида хрома Cr2O3.