В ходе выполнения проекта по Соглашению № 14.575.21.0124 о предоставлении субсидии от 26.09.2017 г. с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
- проведение исследования химического и фазового состава переходной зоны соединения трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь»;
- проведение исследования механических свойств переходной зоны трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при растяжении микрообразцов;
- проведение исследования поведения трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при механическом нагружении при повышенной температуре;
- проведение отжигов образцов трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при различных температурах;
- проведение исследования влияния отжига при различных температурах на химический и фазовый состав переходной зоны соединения, микроструктуру и механические свойства трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь»;
- доработка методики исследования механических свойств переходной зоны трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при растяжении микрообразцов в части применения измерения акустической эмиссии;
- проведение дополнительных патентных исследований;
- разработка режимов деформационно-термической обработки получения трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» с использованием методов обработки металлов давлением;
- проведение исследования микротвердости переходной зоны трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» с использованием сверхмалых нагрузок;
- проведение дополнительных исследований химического и фазового состава, микроструктуры и механических свойств трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь»;
- анализ и обобщение полученных результатов исследований химического и фазового состава, микроструктуры и механических свойств трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь»;
- разработка технических требований и предложений по разработке и производству изделий из трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» с учетом технологических возможностей и особенностей организации реального сектора экономики;
- разработка проекта технического задания на проведение ОТР;
- проведение сравнительного анализа разработанного метода получения трехслойного материала с другими методами получения металлических композиционных материалов;
- оценка результатов выполненных прикладных научных исследований в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
При этом были получены следующие результаты:
- проведены исследования химического и фазового состава переходной зоны соединения трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь». Показано, что трехслойный материал «сталь/ванадиевый сплав/сталь» характеризуется отсутствием хрупких соединений на границе раздела компонентов (ванадиевый сплав/сталь);
- получены значения механических свойств переходной зоны трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при растяжении микрообразцов;
- проведено исследование поведения трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при механическом нагружении при повышенной температуре;
- проведено исследование влияния отжига при различных температурах на химический и фазовый состав переходной зоны соединения, микроструктуру и механические свойства трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь»;
- разработаны режимы деформационно-термической обработки получения трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» с использованием методов обработки металлов давлением;
- проведено исследование микротвердости переходной зоны трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» с использованием сверхмалых нагрузок;
- доработана методика исследования механических свойств переходной зоны трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» при растяжении микрообразцов в части применения измерения акустической эмиссии, в соответствии с которой проведены дополнительные исследования химического и фазового состава, микроструктуры и механических свойств трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь»;
- проанализированы и обобщены полученные результаты исследований химического и фазового состава, микроструктуры и механических свойств трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь».
- разработаны технические требования и предложения по разработке и производству изделий из трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» с учетом технологических возможностей и особенностей организации реального сектора экономики;
- разработан проект технического задания на проведение ОТР;
- проведен сравнительный анализ разработанного метода получения трехслойного материала с другими методами получения металлических композиционных материалов;
- проведена оценка результатов выполненных прикладных научных исследований в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
- проведены дополнительные патентные исследования и получены РИД.
Наиболее значимыми результатами являются:
- показано, что трехслойный материал «сталь/ванадиевый сплав/сталь» имеет предел прочности при температуре 700 °С на уровне 330 МПа и характеризуется отсутствием расслоений стального покрытия;
- показано, что отжиг трехслойного материала «сталь/ванадиевый сплав/сталь» после совместного горячего прессования дополнительно повышает прочность соединения. Размер «переходной» зоны увеличивается за счет увеличения ширины зоны диффузионного взаимодействия, вследствие чего при механических испытаниях трехслойный материал ведет себя как монолитный (однородный) материал без образования трещин и расслоений на границе между стальным и ванадиевым слоями;
- обосновано, что полученный совместным горячим прессованием композиционный материал «сталь/ванадиевый сплав/сталь» может рассматриваться в качестве перспективного конструкционного материала для использования в ответственных изделиях активной зоны атомных энергетических реакторов на быстрых нейтронах (в качестве основного материала оболочек твэлов).
Задачи, поставленные при выполнении этапа № 2 Соглашения № 14.575.21.0124 о предоставлении субсидии от 26.09.2017 г. выполнены в полном объеме и в полном соответствии с Техническим Заданием и Планом-Графиком. В результате выполнения проекта создан новый высокопрочный высокомодульный трехслойный композиционный материал на основе сплава ванадия и коррозионностойкой стали для ответственных изделий энергетических реакторов на быстрых нейтронах нового поколения с повышенными эксплуатационными параметрами по температуре, давлению, среде, радиационному облучению.
