Фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования физических процессов лучевого и электрофизического воздействия на материалы
Группа научных исследований: Передовые Цифровые технологии. Цифровое проектирование, математическое моделирование и управление жизненным циклом изделия или продукции (Smart Design) и технологии «умного» производства (Smart Manufacturing).
Срок реализации: 2020-2022 гг.
Решаемые научно-технические задачи, полученные и ожидаемые результаты
В 2020 году
1. Самосогласованная модель процесса прямого лазерного выращивания
2. Теоретическое и экспериментальные исследование взаимного влияния основных физических процессов при прямом лазерном выращивании
3. Математическая модель плавления и переноса материала проволоки при нагреве лазерным и электронно-лучевым источниками
4. Математическая модель формирования геометрии выращиваемых элементов с учетом влияния пространственно-временных характеристик источника нагрева на стабильность массопереноса присадочного материала
5. Исследования физических процессов при плавлении присадочной проволоки и формирования геометрии выращиваемых элементов в процессе прямого выращивания металлических заготовок
6. Диффузионно-кинетическая модель образования и роста интерметаллидной фазы в трехкомпонентной системе с учетом образования параллельных фаз
7. Сопоставление полученных результатов по направлению научных исследований “Фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования физических процессов лучевого и электрофизического воздействия на материалы” с мировым уровнем
7.1. Сопоставление полученных результатов теоретического и экспериментального исследования взаимного влияния основных физических процессов при прямом лазерном выращивании с мировым уровнем
7.2. Сопоставление полученных результатов исследования физических процессов при лазерном и электронно-лучевом плавлении присадочной проволоки при сварке и в процессе прямого выращивания металлических заготовок с мировым уровнем
7.3. Сопоставление разработанной диффузионно-кинетической модели образования и роста интерметаллидной фазы в трехкомпонентной системе с мировым уровнем
- Проведены исследования особенностей физических процессов при плазменном и дуговом плавлении присадочной проволоки при сварке и в процессе прямого выращивания металлических заготовок. Разработаны математические модели плавления и переноса материала проволоки при нагреве дуговым источником, и формирования геометрии выращиваемых элементов с учетом влияния пространственно-временных характеристик источника нагрева на стабильность массопереноса присадочного материала.
- Разработана диффузионно-кинетическая модель образования и роста интерметаллидной фазы в трех и более компонентной системе с учетом сильной температурной зависимости коэффициента диффузии при воздействии концентрированных потоков энергии
- Проведены исследования и моделирование процесса формирования фазового состава многокомпонентных и высокоэнтропийных сплавов в неравновесных условиях лучевого и электрофизического воздействия с использованием термодинамического подхода. Определен термодинамический критерий формирования и сохранения стабильного твердого раствора и прогнозирования формирования интерметаллидных фаз в многокомпонентных и высокоэнтропийных сплавах в неравновесных условиях высокоскоростных процессов лучевого и электрофизического воздействия.
- Проведены исследования влияния пространственно-временных характеристик локального лазерного воздействия на скорость и характер протекания структурных и фазовых превращений. Разработана расчетная методика определения количественного соотношения и пространственного распределения компонентов и химических соединений, образующихся в системе в результате межкомпонентного взаимодействия.
- Проведены исследования кинетики гетерофазных химических реакций в формировании структурно-фазового состояния металломатричных композиционных материалов при лучевом и электрофизическом воздействии. Разработана кинетическая модель формирования структурно-фазового состояния металломатричных композиционных материалов с учетом взаимодействия матричного материала и частиц наполнителя в фазе вводимого потока, на поверхности порошка и в ванне расплава.
- Проведены исследования и моделирование влияния формы импульсов тока, динамики движения присадочной проволоки и параметров газовой смеси на процессы зажигания и разрыва электрической дуги при прямом дуговом выращивании металлических заготовок. Разработаны принципы управления процессом горения электрической дуги при дуговом выращивании для создания элементов сложной формы.
- Разработана математическая модель расчета напряженно-деформированного состояния свариваемых конструкций при лазерной и лазерно-дуговой сварке.
- Проведены исследования влияния различий электронных параметров и искажения кристаллической решетки системы при легировании неэквиатомными компонентами на формирование стабильного твердого раствора для многокомпонентных и высокэнтропийных сплавов в условиях высокоскоростных процессов нагрева и охлаждения.Выявлен комплексный критерий для прогнозирования формирования и сохранения стабильного твердого раствора для многокомпонентных и высокэнтропийных сплавов при легировании неэквиатомными компонентами в условиях высокоскоростных процессов нагрева и охлаждения.
- Проведены исследования влияния многократного термоциклирования на структуру и свойства материалов с металлической основой. Разработана кинетическая модель образования и роста интерметаллидной фазы в трех и более компонентной системе с учетом влияния многократного повторного нагрева обрабатываемой области термическими циклами разной интенсивности и конфигурации.
