НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТЬЮ К КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ И ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ

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 18-19-00592

НазваниеНАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПОВЫШЕННОЙ СТОЙКОСТЬЮ К КОРРОЗИОННОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ И ВОДОРОДНОЙ ХРУПКОСТИ

Руководитель Виноградов Алексей Юрьевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" , Самарская обл

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

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

Ключевые слова Магний, деформируемые магниевые сплавы, коррозионное растрескивание под напряжением, водородная хрупкость, коррозия, микроструктура, пластическая деформация, разрушение, фрактография, акустическая эмиссия, термодесорбционный анализ

Код ГРНТИ29.19.13; 53.01.97

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Начиная с двухтысячных годов во всех развитых странах мира наблюдается устойчивый тренд стремительно возрастающего интереса к разработке деформируемых магниевых сплавов в качестве конструкционных материалов технического и медицинского назначения. К числу основных проблем магниевых сплавов, сдерживающих их массовое применение в промышленности, наряду с низкой способностью пластически деформироваться, относятся их низкая стойкость к общей коррозии и, что принципиально важно, к еще более опасному явлению: коррозионному растрескиванию под напряжением (КРН). Согласно одной из наиболее популярных теорий, КРН фактически, является частным случаем водородной хрупкости (ВХ), т.е. зарождение и рост трещин КРН происходит под действием водорода, который проникает в магний из коррозионной среды. В отношении магния понимание природы этого явления в настоящее время находится на крайне низком уровне. В частности, практически не изучено влияние основных параметров микроструктуры, таких как: размер зерна, плотность дислокаций, объемная доля двойников, текстура, на стойкость данных материалов к КРН и ВХ, на способность поглощать водород и на его диффузионную-подвижность, на кинетику накопления повреждений и механизм разрушения при КРН и ВХ. Мало изучено влияние концентрации диффузионно-подвижного водорода на механические свойства магния и его сплавов, а также на механизм разрушения и т.д. Вместе с тем, глубокое понимание механизмов КРН и ВХ магния необходимо для разработки научно-обоснованных принципов дизайна магниевых сплавов, обладающих повышенным сроком эксплуатации в агрессивных коррозионных и водородосодержащих средах. В связи с этим, актуальными являются исследования, направленные на изучение природы ВХ и КРН в магнии и его сплавах с различным химическим составом и микроструктурой. Основной задачей настоящего Проекта является разработка научных принципов формирования структуры перспективных деформируемых магниевых сплавов, обеспечивающей повышенное сопротивление КРН и ВХ с целью повышения их ресурса эксплуатации в агрессивных средах, на основе всестороннего изучения механизмов данных явлений. Решение этой задачи планируется обеспечить двумя принципиально разными подходами. Первый подход имеет, скорее, прикладной характер и заключается в варьировании микроструктуры (размер зерна, текстура) чистого магния и наиболее перспективных его сплавов (размер зерна, текстура, распределение частиц вторичных фаз), например системы MgZnCa, путем применения различных режимов термической и термомеханической обработки вплоть до очень больших степеней деформации, с последующей оценкой стойкости полученных микроструктур к КРН и ВХ для выявления оптимального варианта. Второй, более фундаментальный подход, состоит во всестороннем изучении природы и механизмов КРН и ВХ в магниевых сплавах с разным химическим составом и микроструктурой с привлечением максимально широкого набора самых современных методов и методик исследований, включая: in-situ микровидеосъемку процесса роста трещины в ходе механических испытаний в колонне электронного микроскопа, высокоскоростную микровидеосъемку процессов формирования деформационного рельефа, количественный фрактографический 3D анализ с применением конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и другие. Указанный комплекс исследований на таком спектре материалов будет проводиться впервые. Поэтому результаты, полученные в ходе выполнения проекта, несомненно, будут обладать высокой научной ценностью и новизной и обеспечат получение уникальной информации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Мерсон Е.Д., Мягких П.Н., Полуянов В.А., Мерсон Д.Л., Виноградов А.Ю. Hydrogen Concentration, States and Distribution in Magnesium and Its Alloys at Stress Corrosion Cracking Materials Science and Engineering A (год публикации - 2019)

2. Мерсон Е., Полуянов В., Мягких П., Мерсон Д., Виноградов Аю Fractographic features of technically pure magnesium, AZ31 and ZK60 alloys subjected to stress corrosion cracking Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing, A 772 (2020) 138744 (год публикации - 2020)
10.1016/j.msea.2019.138744

3. Мерсон Е.Д., Полуянов В.А., Мягких П.Н., Мерсон Д.Л., Виноградов А.Ю. Влияние размера зерна чистого магния и сплава МА14 на их механические свойства и способность поглощать водород при коррозионном растрескивании под напряжением Письма о материалах (год публикации - 2020)

4. Мягких П.Н., Мерсон Е.Д., Полуянов В.А., Мерсон Д.Л., Виноградов А.Ю. О СОСТОЯНИИ ВОДОРОДА В МАГНИЕВЫХ СПЛАВАХ ПОСЛЕ КОРРОЗИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Вектор науки Тольяттинского государственного университета (год публикации - 2020)

5. Мерсон E.Д., Полуянов В.А., Мягких П. Н., Мерсон Д. Л., Виноградов А. Inhibiting stress corrosion cracking by removing corrosion products from the Mg-Zn-Zr alloy pre-exposed to corrosion solutions Acta materialia (год публикации - 2020)

6. Мерсон E.Д., Полуянов В.А., Мягких П. Н., Мерсон Д. Л., Виноградов А. On the role of pre-exposure time in stress-corrosion cracking of magnesium alloys Materials Science and Engineering A (год публикации - 2020)

7. Мерсон E.Д., Полуянов В.А., Мягких П. Н., Мерсон Д. Л., Виноградов А. Effect of Pre-Straining on Hydrogen Concentration, Fracture Surface and Mechanical Properties of ZK60 Alloy Subjected to Stress Corrosion Cracking BOOK OF ABSTRACTS,THERMEC‘2021, C. 454-455 (год публикации - 2020)

Публикации