Результат. СОГЛАШЕНИЕ №14.613.21.0049 / Результат. Этап 1

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 11 ноября 2015 г. № 14.613.21.0049 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 11 ноября 2015 г. по 31 декабря 2015 г. выполнялись следующие работы:

- проанализировано текущее состояние исследований по проблеме повышения эксплуатационных трибомеханических характеристик поверхностных слоев металлокерамических материалов и использования компьютерного моделирования для анализа и дизайна их внутренней структуры;
- выбрано и обосновано направление исследований для решения задачи наноструктурирования высокотвердой керамической фазы в поверхностных слоях металлокерамических материалов, предназначенных для работы в условиях экстремальных термомеханических нагрузок;
- проведены предварительные компьютерные вычисления с целью обоснования выбора реологических моделей компонентов модельного металлокерамического композита;
- проведены патентные исследования по тематике проекта для оценки перспектив патентной защиты результатов интеллектуальной деятельности, полученных в ходе выполнения проекта;
- разработан лабораторный технологический регламент электронно-пучкового облучения образцов модельного металлокерамического композиционного материала в плазме газового разряда тяжелых инертных газов для наноструктурирования керамической компоненты в поверхностных слоях;
- иностранным партнером разработан проект лабораторного технологического регламента изготовления экспериментальных образцов модельного металлокерамического композита на основе карбида титана TiC с никельхромовым связующим;
- иностранным партнером изготовлены заготовки модельного металлокерамического композита, из которых российским партнером изготовлены экспериментальные образцы для проведения импульсного электронно-ионно-плазменного облучения их поверхностных слоев;
- иностранным партнером разработаны Программа и методики экспериментальных исследований модельных образцов металлокерамического композита.

При этом были получены следующие результаты:

Проведенный анализ современной научно-технической литературы показал, что передовые подходы и методы повышения механических свойств металлокерамических материалов, предназначенных для работы в условиях экстремальных термомеханических нагрузок, основаны на формировании в этих материалах наноструктурных поверхностных слоев толщиной до нескольких сотен микрометров. По результатам сравнительной оценки современных направлений повышения механических свойств поверхностных слоев металлокерамических материалов проведено обоснование выбранного комплексного подхода к решению этой задачи. Данный подход включает разработку многоуровневой модели и проведение компьютерных исследований влияния параметров наноструктурированных поверхностных слоев на их механические свойства в сочетании с применением метода высокоэнергетического импульсного электронно-ионно-пучкового облучения для реализации наноструктурирования керамической и металлической фаз в поверхностных слоях.

Проведено обоснование выбора численного метода подвижных клеточных автоматов для компьютерного моделирования процессов деформирования и разрушения наноструктурированных поверхностных слоев металлокерамических материалов. Определены реологические модели и параметры этих моделей для компонентов изучаемого в рамках проекта модельного металлокерамического материала на основе карбида титана с никельхромовым связующим (50:50). Обоснованы преимущества применения новой, развитой исполнителями проекта модели протяженных интерфейсных зон, учитывающей градиенты элементного состава и механических свойств, для описания межфазных границ в поверхностных слоях металлокерамических материалов.

Результаты патентных исследований подтвердили новизну, высокий мировой уровень и перспективы защиты результатов выполнения проекта путем оформления заявки на патент на новый способ наноструктурирования керамической компоненты в поверхностных слоях металлокерамических композиционных материалов.

Для реализации на втором этапе проекта наноструктурирования керамической компоненты в поверхностных слоях модельного металлокерамического материала разработан лабораторно-технологический регламент высокоэнергетической обработки поверхностных слоев путем электронно-пучкового облучения в плазме газового разряда тяжелых инертных газов (криптона, ксенона). Разработан проект лабораторно-технологического регламента изготовления экспериментальных образцов модельного металлокерамического материала. Изготовлены серии образцов для проведения высокоэнергетической обработки их поверхностных слоев. Разработаны Программа и методики экспериментальных исследований образцов модельного металлокерамического материала в исходном состоянии и с наноструктурированными поверхностными слоями.

На основании полученных результатов разработки компьютерной модели и ее программной реализации подана заявка на регистрацию программы ЭВМ.

По тематике проекта сделано 2 доклада на 2-х конференциях.

Полученные результаты являются новыми и полностью соответствуют Требованиям к работам и их результатам. Уровень результатов исследований не уступает результатам исследований в данной области ведущих научных групп из США, Швейцарии, Германии и Испании.