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 22-21-00056

НазваниеМеханизмы прочности и трещиностойкости нанокристаллических металлических сплавов с зернограничными сегрегациями

Руководитель Шейнерман Александр Григорьевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук , г Санкт-Петербург

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-305 - Разрушение деформируемых тел, кинетика и динамика

Ключевые слова границы зерен, нанокристаллические сплавы, сегрегации, прочность, пластичность, разрушение

Код ГРНТИ30.19.57

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Высокопрочные металлические материалы имеют высокую значимость для широкого круга технологий и отраслей промышленности, таких как машиностроение, авиа- и автомобилестроение, электротехника, медицина и энергетика. Одним из классов новых высокопрочных материалов являются нанокристаллические металлические сплавы. Малый размер зерна таких материалов определяет их высокую прочность. В отличие от крупнозернистых материалов, где процессы пластической деформации осуществляются в основном за счет движения дислокаций внутри зерен, в ультрамелкозернистых и нанокристаллических материалах первостепенное влияние на процессы пластической деформации и прочность оказывает структура и состав границ зерен. В частности, большое влияние на механические свойства нанокристаллических сплавов оказывают зернограничные сегрегации легирующих элементов. Хотя такие сегрегации при определенных условиях могут приводить к охрупчиванию нанокристаллических сплавов, они могут стабилизировать такие сплавы, препятствуя росту зерен, а также приводить к росту предела прочности или увеличению пластичности. Примерами этого служат нанокристаллические стали (J.G. Kim, et al., Sci. Rep. 8 (2018) 11200), нанокристаллические сплавы на основе серебра с ансамблями ростовых двойников (X. Ke et al., Nature Mater. 18 (2019) 1207) и нанокристаллические сплавы Ni-Mo (J. Hu, et al., Science 355 (2017) 1292) с рекордными значениями предела прочности и твердости. Наряду с прочностью и твердостью зернограничные сегрегации в нанокристаллических сплавах влияют на трещиностойкость таких сплавов. Хотя зернограничные сегрегации могут уменьшать трещиностойкость нанокристаллических сплавов, недавние эксперименты (N.M. Heckman et al., Nanoscale 10 (2018) 21231) с нанокристаллическими сплавами Pt-Au, содержащими зернограничные сегрегации золота, продемонстрировали противоположную возможность увеличения трещиностойкости и пластичности таких сплавов за счет образования сегрегаций. При этом экспериментальные данные о влиянии параметров сегрегаций (их концентрации, характерных размеров, пространственного расположения и т.д.) на прочность и трещиностойкость нанокристаллических сплавов весьма противоречивы. В связи с этим исследование влияния сегрегаций на механизмы упрочнения и трещиностойкости нанокристаллических сплавов приобретает не только научную, но и существенную практическую значимость. Настоящий проект направлен на выявление роли сегрегаций легирующих элементов в границах зерен на прочность и трещиностойкость нанокристаллических металлических сплавов. В рамках проекта предполагается выявить механизмы прочности и трещиностойкости нанокристаллических металлических сплавов с зернограничными сегрегациями, а также рассчитать параметры структуры таких сплавов (размеры зерен, размеры и объемную долю сегрегаций, характерную концентрацию атомов в них), при которых такие сплавы будут иметь максимальную прочность и трещиностойкость. Научная новизна проекта заключается в разработке моделей, описывающих влияние зернограничных сегрегаций на прочность и трещиностойкость нанокристаллических сплавов, и в расчете оптимальных параметров структуры, при которых высокая прочность этих композитов может сочетаться с достаточно хорошей трещиностойкостью. Предложенные в проекте исследования в области моделирования процессов деформации и разрушения нанокристаллических сплавов, несомненно, актуальны, поскольку направлены на решение таких фундаментальных задач, как выяснение новых механизмов упрочнения и трещиностойкости, характерных только для нанокристаллических сплавов. Планируемые исследования могут служить научной основой для разработки прочных, износостойких и устойчивых к коррозии покрытий для приложений в двигателестроении и авиастроении, а также высокопрочных термостойких наноструктурных сплавов для использования в электронике (в частности, в электрических контактах) в широком интервале температур эксплуатации.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---