Проект направлен на решение научной проблемы, которая заключается в разработке методов РКУП, позволяющих проводить деформирование сплавов с памятью формы на основе TiNi при температурах близких к комнатной для того, чтобы получать сплавы с размером зерна/субзерна менее 200 нм. Актуальность решения поставленной проблемы обусловлена тем, что для применений в технике и медицине необходимы прутки наноструктурированного сплава TiNi, которые можно использовать для создания активных элементов приводов. Единственным способом получения длинномерных наноструктурированных прутков из сплавов с памятью формы является равноканальное угловое прессование. В настоящее время деформирование сплавов TiNi этим методом возможно только при повышенных температурах (более 350 оС). Понижение температуры деформирования сплава TiNi методом РКУП возможно при использовании рубашки (оболочки), что неизбежно сопряжено с уменьшением сечения образца сплава TiNi, поскольку суммарное сечение образца в оболочке должно быть равно сечению каналов. Поэтому актуальным является разработка новых способов деформирования сплава TiNi методом РКУП, при которых образцы можно будет деформировать данным способом без использования оболочки.
Понижение температуры деформирования при РКУП образца в оболочке связано с уменьшением силы трения при движении образца в каналах матрицы. Вместе с тем, известно, что использование ультразвука в процессе обработки металлов давлением также приводит к уменьшению силы трения между металлом и инструментом. Это явление используется в процессах волочения и прокатки, а также 10 лет назад было впервые применено для равноканального углового прессования. Было показано, что наложение ультразвука при РКУП позволяет уменьшить силу трения на 10- 30 %. Однако, анализ показывает, что предложенные схемы процесса далеки от оптимальных, поскольку не обеспечивают одинаковые условия УЗК воздействия по всему объему заготовки при деформировании образцов методом РКУП. Авторами настоящего проекта предложен принципиально другой подход для УЗК воздействия при РКУП, при котором УЗ волна возбуждается в матрице, через которую проходит заготовка. Однако, данная методика, во-первых, не оптимизирована, т.е. не исследовано влияние параметров УЗК (амплитуды, положения зоны деформирования относительно узлов и пучностей механических смещений) и параметров РКУП (угла пересечения каналов и количества проходов) на изменение силы трения и изменение структуры сплавов. Во-вторых, данная методика не адаптирована для деформирования сплава TiNi, т.е. не изучено влияние УЗК воздействия при РКУП на температуру деформирования данных сплавов, их структуру и свойства. Поэтому, несмотря на очевидные перспективы данного подхода РКУП+УЗК воздействия, этот метод в настоящий момент не может быть применен для производства наноструктурированного сплава TiNi. В связи с этим основной задачей проекта является оптимизация и адаптация метода РКУП+УЗК с матрицей-волноводом для формирования нанокристаллической структуры в сплаве TiNi с памятью формы. Для достижения поставленной цели в проекте планируется решить две основные задачи:
1. Оптимизировать методику РКУП+УЗК с матрицей-волноводом для поиска наилучших параметров РКУП+ УЗК воздействия, при которых наблюдается наилучшие изменения структуры материалов при минимальном значении силы сопротивления проталкиванию.
2. Адаптировать методику РКУП+УЗК с матрицей-волноводом для формирования наноструктурного состояния в сплаве TiNi при пониженных температурах.
Научная новизна исследования заключается в том, что в проекте впервые будет исследовано влияние параметров методики РКУП+УЗК с матрицей-волноводом на формирование структуры сплавов. Изучено влияния трения между матрицей и заготовкой, как в зоне деформирования, так и при движении в каналах, на структурообразование в исследуемых сплавах. Впервые методика РКУП+УЗК будет использована для наноструктурирования сплавов на основе TiNi с памятью формы, с целью улучшения его функциональных свойств.