В работе рассмотрены физически обоснованные модели пластической деформации и разрушения. Иерархическое моделирование подразумевает явный учет внутренней структуры композита как возможности введения масштабного фактора, введение различных моделей механического поведения пластичных матриц и подложек, хрупких и квазихрупких включений и т.д. для описания разных физических процессов и их взаимовлияния. Проведена серия численных экспериментов по нагружению металлов и сплавов, которые используются в качестве подложки и матрицы при разработке материалов с покрытиями и композитов на металлической основе, в широком диапазоне температур и скоростей деформирования. Предложен критерий разрушения типа Хубера, который учитывает различия в критических величинах для разных типов локальных состояний: растяжение и сжатие. Исследованы процессы разрушения мезообъемов композита Al–Al2O3 и материалов, поверхностно упрочненных методами электронно-лучевой наплавки и диффузионного борирования, в том числе с градиентным подслоем. Показано, что комплексное механическое поведение композиции как целого контролируется взаимосвязанными процессами формирования полос локализованного сдвига в матрице/подложке и растрескивания включений/покрытий.

Методами электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализов исследованы особенности формирования ультрамелкозернистой структуры в сплаве Ti-6Al-4V методом, сочетающим интенсивную пластическую деформацию (ИПД) и обратимое легирование водородом. Установлено, что в процессе интенсивной пластической деформации сплава мартенситное и α ↔ β -фазовое превращения, обусловленные присутствием водорода, способствуют измельчению структуры. Это позволяет уменьшить степень деформации, необходимую для получения в сплаве ультрамелкозернистой структуры с размером элементов 0,1-0,5 мкм. Показано, что формирование в сплаве Ti-6Al-4V ультрамелкозернистой структуры приводит к росту его прочностных характеристик примерно в 1,5 раза, повышению сопротивления водородной хрупкости и снижению температуры перехода в сверхпластическое состояние на 200-300 К.