Рассмотрены взаимосвязь макроскопических характеристик напряженно-деформационного состояния материалов с микроскопическими параметрами их структурного состояния. Для различных видов нагружения показаны возможности введения количественной меры в оценку структурной составляющей механических свойств и учета ее в макроскопическом описании механического поведения материала при внешних силовых воздействиях. Роль структурных факторов в оценке механических свойств анализируется на основе данных экспериментов по деформированию и разрушению микрообразцов непосредственно в колонне высоковольтного электронного микроскопа. для специалистов по прочности материалов и, прежде всего, для тех из них, кто делает первые шаги на избранном ими пути.

Исследовано электрохимическое и коррозионное поведение крупнозернистого (КЗ) (средний размер зерна 15 мкм) и субмикрокристаллического (СМК) титана (двух типов со средними размерами элементов зеренно-субзеренной структуры 0,15 и 0,46 мкм) в 1-5 М растворах H2SO4. Показаны существенные отличия в соотношении скоростей анодного и катодного процессов, а также значений потенциалов перехода титана в пассивное состояние в зависимости от его структуры и состава оксидного слоя. Показано влияние структуры Ti на степень его наводороживания и тип коррозионного разрушения образцов в H2SO4. Предложено объяснение различий поведения Ti в растворах, учитывающее повышение содержания растворенного в металле кислорода за счет увеличения диффузионной проницаемости пластически деформированного титана.

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.

Проведены экспериментальные исследования перидотитов с различным средним размером зерна. Показано, что в крупнокристаллическом перидотите происходит множественное "объемное" разрушение по всем составляющим крупным фрагментам. В мелкокристаллическом образце разрушение локализовано в центре и развивается в направлении близком к оси сжатия, лишь в верхней и нижней частях зона локализованной деформации раздваивается и несколько отклоняется по направлениям близким к максимальным касательным напряжениям. Отношение поперечной и осевой деформаций для крупнокристаллического и мелкокристаллического образцов к началу разрушения составило 1.36 и 0.76 соответственно. Показано, что размеры структурных элементов в материале прямо определяют масштабный уровень формирования трещин, а следовательно, и уровень разрушения породы.

Рассмотрены материалы системы AI - W - Zr - О, полученные спеканием порошковой смеси AI - ZrW2О8 в атмосфере аргона вблизи точки плавления алюминия с различным временем изотермической выдержки. Исследована структура, фазовый состав и механические свойства полученных материалов в зависимости от времени изотермической выдержки. Установлено, что формирование структуры материалов AI - ZrW2О8 в процессе спекания происходит в несколько этапов, включающих разложение вольфрамата циркония, формирование интерметаллидов WAI12 и ZrAI3 и синтез вольфрамата циркония в виде вытянутых частиц — микроволокон. Показано формирование внутренних напряжений в материале с увеличением времени спекания, что, наряду с уменьшением пористости, приводит к возрастанию твердости материала.

Исследованы структура и механические свойства спечённых образцов из смеси распылённых порошков олова и порошков сплава AI - 0,5 Si. Спекание прессовок проводилось при нагреве их до 570 - 640 °С и выдержке до 3-х часов при фиксированной температуре. Установлено, что наибольшее влияние на характер формирующейся структуры и плотность порошковых образцов оказывает величина угла смачивания твёрдой фазы жидкой, поскольку определяет площадь межфазной поверхности и интенсивность процессов растворения-осаждения атомов твёрдой фазы. Алюминиевая матрица оказывается наиболее связанной, а образцы наименее пористые после спекания при температуре 600 °С в условиях частичного смачивания алюминия оловом, когда двугранный угол мал, но не равен нулю. Механические свойства спечённых (AI - 0,5 Si) - 40 Sn композитов определяли методом испытаний на сжатие. Установлено, что при фиксированном составе их прочность и пластичность в основном зависит от степени связанности матрицы, которая, в свою очередь, определяется особенностями взаимодействия жидкой фазы с твёрдой при спекании. При равном составе, наилучшую пластичность и наибольшую прочность демонстрировали образцы с высоким коэффициентом связанности алюминиевого каркаса и минимальной пористостью.

Методом интенсивной пластической деформации, реализованной по схеме многократного равноканального углового прессования, получены образцы алюминий-магниевого сплава 1560 с ультрамелкозернистой структурой. Проведены исследования влияния изменения структуры на физико-механические свойства обработанного материала и характер разрушения образцов. Испытания на растяжение показали повышение условного предела текучести и прочности при уменьшении предельных деформаций. Полученные образцы имеют повышенные значения микротвердости по сравнению с исходными. Установлено, что последний цикл прессования определяет ориентацию структуры и макроскопических полос сдвига, возникающих под углом продольной оси образца при прохождении через сопряжения каналов. Это влияет на механические свойства материала и характер разрушения. Контроль качества полученных образцов методом ультразвуковой дефектоскопии и рентгеновской томографии подтвердил отсутствие макро- и микродефектов при соблюдении подобранного оптимального режима обработки.