Нано-Структурированные материалы обладают большим потенциалом для применения при изготовлении различных конструкций. Например, их использование в интегральных технологиях, основанных на сочетании сварки под давлением и супер пластической формовки листовых материалов, представляет большой интерес.
Эти технологии позволяют создавать тонкостенные пустотелые конструкции сложного профиля, необходимые для строительства самолетов, энергетики и других отраслей промышленности, но они не могут быть изготовлены традиционными методами.
Использование Нано-Структурированных листовых полуфабрикатов вместо мелкозернистых материалов:
- Повышает прочность и усталость конструкций.
- Упрощает и снижает стоимость технологических операций сварки под давлением и супер пластическую формовку, которые становятся возможными при значительно более низких температурах.
Между тем получение Нано-Структурированного полупродукта листа, пригодного для супер пластической формовки, является достаточно сложной технологической задачей, поскольку лист должен характеризоваться не только однородной структурой по размеру зерна и отсутствием областей с кристаллографически сходными ориентациями зерна, но и изотропией механических свойств в плоскости листа.
Научно-технические проблемы переработки металлов и сплавов для измельчения зерна всегда были в центре внимания специалистов Института проблем сверхпластичности металлов, поскольку эффект сверхпластичности проявляется только в поликристаллах ультрафиолетового спектра. Для получения объемных металлических полуфабрикатов с однородной структурой ультрафиолетового спектра применялись методы горячей изотермической деформации.
Температурно скоростные режимы деформации выбраны таким образом, чтобы обеспечить интенсивное протекание процесса динамической рекристаллизации. Появилась идея получения Нано-Структурированных материалов путем высокотемпературной изотермической деформации металлов и сплавов. Эта идея оказалась весьма плодотворной, так как привела к разработке метода многократной изотермической ковки, позволяющего относительно легко Нано-Структурировать большие объемы материалов.
Благодаря своей более высокой технологической пластичности заготовки Нано-Структурированные материалы легко поддаются горячему прокату.
В этом процессе можно поддерживать однородную Нано-Структуру листового материала и достигать указанной выше изотропии механических свойств в плоскости листа. Так, для изготовления полупродукта Нано-Структурированного материала, пригодного для сверхпластической формовки, учеными разработан метод, основанный на теплой прокатке предварительно Нано-Структурированных заготовок.
Метод многократной изотермической ковки является универсальным методом Нано-Конструкционирования материалов и сплавов, позволяющим получать полуфабрикаты ультрафиолетового спектра и Нано-Структурированных материалов с равномерным размером зерен и преимущественно крупно угольными, зерно граничными ариями, имеющими значительно большие геометрические размеры, чем получаемые другими методами.
Разработанный метод, основанный на глубоком понимании эволюции микроструктуры различных металлов и сплавов в процессе высокотемпературной деформации, обладает рыночным потенциалом, так как предполагает минимизацию энергии деформации на единицу массы изделий ультрафиолетового спектра и Нано-Структурированных материалов за счет наиболее полного использования потенциала динамической рекристаллизации и учитывает особенности производства, так как может быть легко адаптирован под существующие пресс-формы, оснащенные простым и недорогим производственным инструментом.
Заготовки из титанового сплава, Нано-Структурированным методом многократной изотермической ковки, характеризуются исключительно высокой технологической пластичностью.
Это позволяет получать из них листовой полуфабрикат Нано-Структурированных материалов методом теплой прокатки и этот материал будет иметь значительно более высокие прочностные и усталостные характеристики при степени плоской анизотропии по сравнению с полупродуктом промышленного листа. Предполагается, что это не только повысит эксплуатационные свойства продукта, но и значительно упростит производственный процесс.