Аннотация результатов, полученных в 2014 году
1. Выполнено исследование зависимости предельной пластичности при деформации сжатием до разрушения образцов средненаполненных ММК при температурах от 20 до 640 ⁰С. В результате исследований было установлено, что наилучшими деформационными свойствами ММК обладает в интервале температур испытаний 300 – 340 ⁰С. Ниже и выше указанных значений предельная пластичность резко снижается и материал проявляет признаки хрупкого разрушения. Поэтому углубленные исследования зависимости предельной пластичности ММК от показателя напряженного состояния k и показателя Лоде-Надаи μ были проведены при температуре деформации 300 ⁰С. В результате идентификации результатов испытаний на сжатие цилиндрических образцов и растяжение гладких цилиндрических образцов и образцов с кольцевой выточкой была построена предельная поверхность в координатах «предельная степень деформации сдвига до разрушения – показатель напряженного состояния k – показатель Лоде-Надаи μ» в диапазонах изменения k = -0,58…0,58 и показателя μ = +1 …-1. Варьирование интенсивности скорости деформации в пределах 0,06 - 1 1/с показало, что пластичность практически не зависит от этого фактора в исследованном диапазоне, поэтому в аппроксимацию интенсивность скорости деформации включена не была. В отличие от характеристик механических свойств полученная зависимость является одним из определяющих уравнений кинетических теорий механики поврежденности и может быть использована для прогнозирования разрушения материала в процессах пластической деформации. Предельная пластичность увеличивается с уменьшением показателей k и μ, это позволяет прогнозировать удовлетворительную технологическую пластичность исследованного материала в условиях формоизменения методами прессования и штамповки в закрытых штампах. 2. Эксперименты по определению микромеханических свойств компонентов ММК проведены на инструментированном микротвердомере FISHERSCOUPE 2000, наномеханических свойств - многофункциональном комплексе наномеханических испытаний Hysitron TriboIndenter ТI 950. Исследовали образцы ММК в исходном состоянии и после высокотемпературных механических испытаний. Были определены значения микро- и нанотвердости, а также нормального модуля упругости по методике Оливера-Фарра. Установлено, что микро- и наномеханические свойства алюминиевой матрицы практически не изменились. Это свидетельствует об интенсивных процессах разупрочнения, происходящей в ней при высокотемпературной деформации. Отсутствие изменений модуля нормальной упругости свидетельствует о стабильности фазового состава карбида SiC при высокотемпературной деформации ММК. 3. Проведен количественный структурный анализ на случайным образом выбранных участках шлифов ММК, который позволил определить необходимые параметры для построения геометрических моделей представительных объемов микродисперсных ММК. Определено наличие связанности каркаса из карбида кремния и алюминиевой матрицы. Установлено наличие адгезионной связи между металлической матрицей и частицами SiC. Доказательством этого является факт обнаружения на изломе образцов после пластической деформации при 300 - 350 ⁰С областей значительной пластической деформации алюминиевой матрицы без образования пор вокруг недеформируемых частиц SiC, что обусловлено механической связью матрицы и частиц. Анализ результатов исследований боковой поверхности образцов и поверхностей разрушения показывает, что при деформации в диапазоне 300 - 350 ⁰С микроповрежденность развивается постепенно и после формирования сетки микротрещин при деформации образца 20 % происходит образование разрушающей трещины. Вывод о том, что развитие поврежденности инициируется пластической деформацией позволяет использовать модели механики поврежденности для прогнозирования разрушения ММК при высокотемпературной деформации. 4. Проведены пластометрические испытания на сжатие образцов из ММК с 40% SiC в диапазонах температур 300 – 640 ⁰С и скоростей деформации 0,05-4 1/с. По экспериментальным данным построены кривые изменения сопротивления деформации в зависимости от степени деформации для температурно-скоростных условий экспериментов. Анализ полученных результатов показал, что в диапазоне температур 300 – 640 ⁰С кривые сопротивления деформации имеют максимум значения, после которого сопротивление деформации уменьшается. При температурах деформации 600 и 640 ⁰С падение сопротивления деформации связано с хрупким разрушением материала матрицы. Для температур 300 и 350 ⁰С снижение сопротивления деформации при степени деформации свыше значений 0,05 вызвано процессами разупрочнения в ходе деформации образца. Исходя из вида кривой сопротивления деформации, основными процессами разупрочнения могут быть in situ рекристаллизация или прерывистая динамическая рекристаллизация. Проведен анализ методом дифракции обратно отраженных электронов материала матрицы ММК после деформации в диапазоне околосолидусных температур 540 - 640 ⁰С. На основании металлографического анализа сделан вывод о том, что в диапазоне температур 560 - 640 ⁰С динамическая полигонизация не происходит. При температуре деформации 540 ⁰С в диапазоне скоростей деформации 0,05-1,2 1/с помимо динамического возврата проходит динамическая полигонизация. 5. Разработана структура определяющих соотношений для модели упруговязкопластической деформации при высоких, в том числе околосолидусных температурах. Принято, что тензор напряжений равен сумме тензоров напряжений упругопластических и вязких свойств. Упругие деформации малые и связаны с напряжениями законом Гука, материал пластически несжимаемый, изотропный и изотропно упрочняемый, вязкие свойства имеют место как при чисто упругих, так и при упругопластических деформациях. Пластические свойства подчиняются ассоциированному закону и условию текучести Мизеса. Определяющие соотношения содержат внутренние скалярные переменные – модуль Юнга, коэффициент Пуассона и сопротивление пластической деформации, равное интенсивности напряжений. Модель сопротивления деформации представлена в виде системы интегро-дифференциальных уравнений, описывающих в совокупности упрочнение композита в результате приращения плотности дислокаций и блокирования движения свободных дислокаций карбидами кремния, разупрочнение из-за статического и динамического возврата и рекристаллизации и вязкие свойства. Модель содержит 15 коэффициентов, значения которых определяются в процессе ее идентификации по экспериментальным данным пластометрических испытаний. Апробация модели сопротивления деформации была проведена на основе экспериментальных литературных данных по сопротивлению деформации ММК 15% SiC/Al. 6. На основе существующих подходов разработаны приёмы генерации трёхмерных сеток представительных объёмов металломатричных композитов по геометрически нерегулярным структурам. Используя полученные подходы, создан программный комплекс, позволяющий создавать трёхмерные модели представительных объёмов металломатричного композита с учётом сложной внутренней структуры в формате, подходящем для использования с конечно-элементным комплексом ANSYS. С помощью него создан ряд трёхмерных моделей представительного объема ММК разной наполненности с конечно-элементной сеткой, сгенерированной на структурных компонентах, имеющих конфигурацию, приближенную к реальной. На основе созданных моделей осуществлена вычислительная постановка и численная реализация тестовых задач по моделированию механического поведения ММК на микроуровне для трех случаев простого нагружения (растяжение, сжатие, сдвиг) без учета температурного влияния на реологические свойства компонентов ММК. Геометрической моделью представительного объема ММК является кусочно-однородный трёхмерный объем, имитирующий матрицу из алюминиевого сплава, в которой располагаются частицы карбида кремния SiC. Полагали, что между частицами SiC и матрицей существует идеальная адгезионная связь. Материал частиц SiC считали изотропным линейно-упругим. Матрицу задавали как изотропную упругопластическую среду с билинейным упрочнением. Для учета влияния окружающих слоев материала вокруг представительного объема ММК размещали буферный слой. Моделирование осуществляли в программном комплексе ANSYS. Получили поля характеристик напряженно-деформированного состояния внутри объема ММК для каждого вида нагружения. Показано формирование зон интенсивной пластической деформации. Получены диапазоны значений параметров напряженного состояния карбидных частиц, позволяющие в дальнейшем использовать процедуру идентификации для описания связи предельной степени деформации до разрушения карбидных частиц с показателем напряженного состояния.

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
1. Предложен комплекс механических испытаний, который помимо традиционных испытаний включает новые специально разработанные испытания образцов типа «колокольчик» и образцов в виде толстостенного стаканчика с утонением донышка. Это позволяет расширить область возможного изменения инвариантных характеристик напряженного состояния при исследовании предельной пластичности в условиях повышенных температур: показателя вида напряженного состояния Лоде-Надаи на весь возможный диапазон его существования от -1 до +1, показатель жесткости напряженного состояния – от -1 до +3. Методическая отработка комплекса испытаний проведена на образцах из алюминиевого сплава 01570. После этого разработанный комплекс испытаний был использован для исследования зависимости предельной пластичности ММК Al/50% SiC, а также материала матрицы ММК из технически чистого алюминия А8. Использование полученной предельной диаграммы пластичности материала матрицы ММК было использовано для моделирования особенностей микроразрушения композита при различных схемах деформирования. 2. В результате проведенных испытаний была установлена и описана с использованием ряда результатов исследований, полученных в прошлом году, количественная связь предельной пластичности исследованного ММК Аl/50%SiC с показателями жёсткости и вида напряженного состояния при температуре испытания 300 ºС и скорости деформации 0,06-1 1/с. Использование полученной зависимости предельной пластичности от показателей напряженного состояния позволило осуществить средствами программы DEFORM 3D тестовое моделирование технологического процесса обратного выдавливания детали «колпачок» из ММК Аl/50%SiC. На основании результатов расчета исчерпания ресурса пластичности по модели В.Л. Колмогорова было установлено, что осуществление простого выдавливания на одноплунжерном прессе невозможно из-за прогнозируемого разрушения материала при деформировании. В то время как использование схемы обратного выдавливания с торцевым подпором, реализуемое на двухплунжерном прессе, может позволить получить требуемую заготовку с приемлемым уровнем исчерпания ресурса пластичности. В настоящее время разрабатывается оснастка для лабораторной реализации процесса в 2016 году. 3. Залечивание деформационной поврежденности образцов из ММК Аl/50%SiC при термическом воздействии было исследовано в экспериментах на двухстадийное растяжение с промежуточной паузой при температуре испытания 300 ºС. Диаграмма залечивания поврежденности в зависимости от накопленной до термического воздействия была получена в категориях линейной модели механики поврежденности с помощью оригинальной методики опубликованной (Frattura ed Integrita Strutturale. Volume 24, 2013. Pages 7-12). Кроме того залечивание поврежденности было оценено по изменению плотности образцов методом тройного гидростатического взвешивания. Аналитическое описание диаграмм залечивания в совокупности с диаграммами предельной пластичности явились основой для записи определяющих соотношений линейной модели поврежденности. 4. Проведены исследования закономерностей кратковременной ползучести образцов из ММК Аl/ 50% SiC в диапазоне температур от 150 до 550 ºС. Испытания проводились на специализированном стенде при нагреве образцов прямым пропусканием электрического тока. Механическая нагрузка задавалась с помощью набора навесных грузов. Обработка результатов исследований позволила установить, что влияние температуры и величины действующего напряжения адекватно описывается экспоненциальной зависимостью от величины напряжения, в которой эмпирические коэффициенты зависят от температуры испытаний. Зависимость условного предела ползучести композита от температуры при допуске на остаточную деформацию адекватно описывается логарифмической зависимостью. 5. Определены особенности строения ММК с 10 и 20% SiC, заключающиеся в следующем: частицы наполнителя, имеющие форму неправильных призм или пластин со средним размером 4 мкм, расположены в основном в виде скоплений по границам гранул металлической матрицы. Лишь единичные частицы SiC обнаружены в объеме гранул матрицы. В процессе испытаний на одноосное сжатие при разных температурах происходит образование поверхностных дефектов, расположение которых определяется скоплениями частиц наполнителя. Для материала с 50% наполнителем характерно наличие частиц SiC двух типоразмеров: 15-20 мкм и 1–5 мкм, что обеспечивает высокое заполнение ММК наполнителем. По форме частицы идентифицированы по трем группам: 1 - неправильные призмы (89,3 % от общего объема заготовок), 2 – пластины (5,5 об. %), 3 - частицы неправильной формы с ребристой поверхностью (5,2 об %). 6. Исследование теплофизических характеристик образцов ММК с 10 и 20% SiC и матрицей из алюминиевого сплава В95 показало, что температуры солидуса и ликвидуса, значения коэффициентов теплопроводности и термического расширения возрастают с увеличением количества SiC. Методом инструментированного индентирования определены микромеханические свойств указанных выше ММК после высокотемпературного деформирования, в том числе нормальный модуль упругости, коэффициент релаксации напряжений, микротвердость. 7. В экспериментах на коррозионную стойкость было установлено, что исследованные ММК являются коррозионностойкими материалами и их коррозионная стойкость не изменяется после высокотемпературной деформации. Процесс коррозии происходит за счет образования пленки оксида Al2O3 на поверхности металлической матрицы, после 480 часов выдержки в агрессивной среде зафиксирована установившаяся стадия коррозии. Характер коррозионных повреждений соответствует подповерхностной и язвенной коррозии. 8. Проведены пластометрические испытания образцов из низконаполненного металломатричного композита В95/10%SiC при высоких и околосолидусных температурах в диапазоне скоростей деформации 0,1–5 1/с. По экспериментальным данным построены кривые изменения сопротивления деформации в зависимости от степени деформации для различных температурно-скоростных условий экспериментов. При деформации образцов при температурах 300, 400 и 570 ºС во всем диапазоне скоростей деформации 0,1-5 1/с на экспериментальных зависимостях сопротивления деформации от степени деформации наблюдается пик напряжения деформирования, после которого сопротивление деформации уменьшается с увеличением степени деформации. При температуре 500 ºС в диапазоне скоростей деформации 0,1-0,9 1/с сопротивление деформации растет с увеличением степени деформации. В более высоком диапазоне скоростей деформаций 0,9-5 1/с наблюдается пик на кривых сопротивления деформации, после которого напряжение деформирования падает с увеличением степени деформации. По результатам ДОРЭ-анализа определили, что в процессе высокотемпературной деформации идет in-situ рекристаллизация, приведшая к измельчению зерен. 9. Построены определяющие соотношения для модели упруговязкопластической деформации при высоких, в том числе околосолидусных температурах. Принято, что тензор напряжений равен сумме тензоров напряжений упругопластических и вязких свойств. Упругие деформации малые и связаны с напряжениями законом Гука, материал пластически несжимаемый, изотропный и изотропно упрочняемый, вязкие свойства имеют место как при чисто упругих, так и при упругопластических деформациях. Пластические свойства подчиняются ассоциированному закону и условию текучести Мизеса. Определяющие соотношения содержат внутренние скалярные переменные – модуль Юнга, коэффициент Пуассона и сопротивление пластической деформации, равное интенсивности напряжений. Модель сопротивления деформации представлена в виде системы интегро-дифференциальных уравнений, описывающих в совокупности упрочнение композита в результате приращения плотности дислокаций и блокирования движения свободных дислокаций карбидами кремния, разупрочнение из-за статического и динамического возврата и рекристаллизации и вязкие свойства. Данная модель содержит 15 коэффициентов, значения которых определяются в процессе ее идентификации по экспериментальным данным пластометрических испытаний. Апробация модели сопротивления деформации была проведена для ММК А8/50SiC и технически чистого алюминия. По результатам верификации коэффициентов модели сопротивления деформации для ММК А8/50SiC среднее относительное отклонение экспериментальной кривой от рассчитанной не превышает 5% для диапазона температур деформаций 300–500 ºС, а при температуре 600 ºС среднее относительное отклонение составило 10%. Среднее относительное отклонение экспериментальных кривых сопротивления деформации от расчетных для технически чистого алюминия не превысило 7% для диапазона температур испытаний 300-600 ºС. 10. Усовершенствована созданная в 2014 г расчетная геометрическая 3D модель ММК для численной реализации задач по моделированию механического поведения ММК на смежных макро- и микромасштабных уровнях при высоких, в том числе и околосолидусных температурах, с учетом упруговязкопластических свойств и микроползучести структурных составляющих ММК. Усовершенствование модели заключаются в: увеличении в представительном объёме ММК объёмного содержания армирующих частиц, с максимальным приближением их геометрии к реальной форме, полученной стереологическим анализом; отказе от условий симметрии очага деформации и реализации нагружения всего структурно-неоднородного представительного объема ММК посредством окружающего его со всех сторон буферного слоя с механическими свойствами макро объёма ММК; учете температурно-скоростного влияния нагружения на реологические свойства матрицы ММК посредством задания соответствующей кривой деформационного упрочнения. Разработан новый метод и его программная реализация создания геометрических моделей представительных объемов высоконаполненных металломатричных композитов с учётом результатов стереологического анализа структуры ММК. Выполнено моделирование в программном комплексе ANSYS нагружения представительного объема средне наполненного ММК с 30% содержанием карбида кремния для трех случаев простого нагружения: растяжение, сжатие и сдвиг. Установлено, что разрушению, в первую очередь, подвергаются участки границ «матрица-включение», а также наиболее узкие зоны между частицами карбида кремния, в которых имеет место интенсивная деформация матрицы. По мере увеличения общей деформации область поврежденных участков распространяется вглубь матрицы. Рассчитаны зависимости доли разрушенных узлов конечно элементной сетки матрицы от величины эквивалентной деформации при нагружении ММК. Наиболее неблагоприятным с точки зрения разрушения является растяжение. При величине эквивалентной деформации 8% будут разрушены в матрице почти 60% узлов, в то время как при сдвиге на аналогичную величину деформации - только 11%, а при сжатии - не более 5%.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Основными направлениями исследований в отчетном завершающем году работы по гран-ту были: - завершение исследований по влиянию на сопротивление деформации температурно-скоростных условий деформирования металломатричных композитов (ММК) и нанометалломатричных композитов (НММК); - завершение исследований по влиянию напряженного состояния на предельную пластичность ММК и НММК; - создание связных моделей для численного моделирования напряженно-деформированного состояния на макро – и микромасштабном уровнях ММК, изготовленных по технологиям спекания; - разработка и тестовая лабораторная реализация технологического процесса получения заготовки для детали конструкционного назначения из ММК методом пластического деформирования. Ниже приведены результаты выполнения плана исследований в отмеченных выше направлениях в отчетном году. 1. Исследовано влияние напряженного состояния на предельную пластичность металломатричного композита (ММК) с содержанием 10% SiC и матрицей из сплава В95 (В95/10%SiC) при температуре 570 град. С, ММК с содержанием 10% SiC и матрицей из сплава Д16 (Д16/10%SiC) при температуре 400 град. С и нанометалломатричного композита (НММК) с содержанием 5% SiC и матрицей из сплава Д16 (Д16/5%SiC) при температуре 400 град. С в диапазоне скоростей деформации сдвига 0,1; 0,3;0,5 1/с. Установлено, что скорость испытания в данном диапазоне практически не влияет на предельную пластичность композита. Для исследования предельной пластичности композита Д16/5%SiC использовали следующие виды испытаний: растяжение гладких (без выточки) цилиндрических образцов, растяжение цилиндрических образцов с концентраторами напряжений (выточкой на боковой поверхности), сжатие цилиндрических образцов, кручение цилиндрических образцов, сжатие и растяжение образцов типа «колокольчик», выдавливание донышка толстостенного стаканчика с подпором и без подпора. Данные виды испытаний позволяют в широком диапазоне варьировать вид напряженного состояния, а также жесткость напряженного состояния. По результатам испытаний на растяжение всех видов образцов композита В95/10%SiC установлено, что он разрушается хрупко в условиях растягивающих напряжений. Поэтому пластичность композита В95/10%SiC исследовали испытаниями, реализующими только сжимающие напряжения: сжатие цилиндрических образцов, кручение цилиндрических образцов, сжатие образцов типа «колокольчик», выдавливание донышка толстостенного стаканчика с подпором. Для определения параметров напряженно-деформированного состояния выполнено моделирование испытаний методом конечных элементов. Получены аналитические зависимости предельной пластичности композитов от показателей жесткости и вида напряженного состояния (диаграммы предельной пластичности). Полученные диаграммы предельной пластичности использовали для оценки накопления поврежденности при компьютерном моделировании тестовых испытаний в лабораторных условиях процесса изготовления пластической деформацией осесимметричной заготовки детали типа «колпачок». 2. Исследована микроструктура композиционных материалов с 5, 10, 20 и 30 об. % наполнителя SiC и матрицей из алюминиевого сплава Д16 и композита В95/10%SiC, физико-механические и коррозионные свойства. Показано, что композиты характеризуются ячеистой микроструктурой: частицы наполнителя расположены по границам гранул. По результатам микроструктурных исследований для моделирования деформации заготовок из композита с 10 об. % SiC предложены следующие параметры структуры композитов: размеры гранул матрицы 12, 38, 70 и 176 мкм, средний размер частиц наполнителя SiC – 4 мкм. Определены значения критических температур и теплофизических свойств композитов с 5, 10, 20 и 30 об. % наполнителя SiC и матрицей из алюминиевого сплава Д16. По результатам исследования поверхностей разрушения после различных испытаний показано, что при малых содержаниях наполнителя (5 и 10 об. %) существует достаточно прочная адгезионно-диффузионная связь между частицами наполнителя и матрицы. По результатам коррозионных испытаний показано, что разрушение композитов происходит постадийно: на первом этапе поверхностное окисление матрицы с образованием оксида Al2O3, после накопления критического количества внутренних повреждений наружные слои вместе с продуктами коррозии переходят в виде осыпи в рабочий раствор. Присутствие длительных этапов стабилизации массы образцов в ходе коррозионных испытаний свидетельствует о слабом окислении матрицы и общей высокой коррозионной стойкости композита. Исследованиями изменения структуры композита В95/10%SiC после одноосного сжатия и после горячего выдавливания детали «колпачок» при температуре 570 град. С показано, что происходит проникновение матрицы между всеми частицами SiC, частицы наполнителя перераспределяются по объему, полностью исчезают связи «SiC-SiC» и устанавливаются только связи «матрица – SiC», усиливается диффузионное взаимодействие матрицы и наполнителя за счет формирования соединений Al4C3 и Al4SiC4 в приповерхностных зонах частиц наполнителя, что повышает прочность композита в целом. 3. Исследовано реологическое и механическое поведение низконаполненных металломатричных композитов с матрицей из сплава Д16. Исследовано реологическое и механическое поведение низконаполненных металломатричных композитов с матрицей из сплава Д16 с двумя вариантами состава: 10 % частиц SiС микронного размера (состав 1); 5% частиц SiС, находящиеся в наноразмерном диапазоне (состав 2). Исследование проводилось в экспериментах на сжатие цилиндрических образцов при комнатной температуре и при температурах в диапазоне 300-570 град. С. Испытания показали, что композит состава 2 имеет предел текучести выше композита состава 1 при всех температурах испытания. Выполненный методом дифракции отраженных электронов (ДОЭ) микроструктурный анализ композитов до и после деформации вы-явил прохождение in situ рекристаллизации в процессе высокотемпературной деформации, которая привела к появлению на кривых сопротивления деформации участка разупрочнения. Апробирована структурно-иерархическая модель сопротивления деформации для металломатричного композита с матрицей из сплава В95 и 10% содержанием SiC. Значения коэффициентов модели определены при ее идентификации по экспериментальным данным пластометрических испытаний в диапазоне температур 300-570 град. С для диапазона скоростей деформаций 0,05-5 1/с. Корректность учета в модели физических процессов упрочнения и разупрочнения была подтверждена с помощью метода ДОЭ, который показал, что основным процессом разупрочнения была in situ рекристаллизация. Среднее относительное отклонение экспериментальных данных от расчетных при температурах 300, 400, 500 град. С. составило 2,6%, 4.4%, 5,2 % соответственно. 4. На основе двухуровневого структурно-феноменологического подхода разработана 3D вычислительная модель деформации ячеистой структуры ММК, учитывающая особенности строения и реологии компонентов композита. На основе двухуровневого структурно-феноменологического подхода разработана 3D вычислительная модель деформации ячеистой структуры ММК с содержанием 30 об. % SiC и матрицей из алюминиевого сплава В95, учитывающая особенности строения и реологии компонентов композита. Выполнена численная реализация разработанной мо-дели на примере моделирования случайно выделенного микрообъема исследуемого ММК для трех случаев нагружения: растяжение, сжатие, сдвиг. Построены поля распределения эквивалентной деформации и среднего нормального напряжения в узлах конечно-элементной сетки, позволяющие описать эволюцию напряженно-деформированного состояния выбранного фрагмента микроструктуры композита для трех рассмотренных схем нагружения. 5. Решена задача моделирования формирования тепловых напряжений внутри представительного объема ММК с учетом микроструктурных особенностей и теплофизических свойств составляющих ММК в зависимости от режима нагрева. Построены поля распределения интенсивности внутренних тепловых напряжений и эквивалентных деформаций, формирующихся внутри микрообъема ММК А8/50%SiC c призматическими включениями карбида кремния при его нагреве от 25 до 300 град. C. Неоднородность полей термонапряжений и термодеформаций обеспечивается особенностями структурного строения ММК на микроуровне, а также различием теплофизических свойств его компонентов. Установили, что для выбранного режима нагрева средний уровень интенсивности термонапряжений по объему включений составляет 60-80 МПа, но на отдельных участках достигает значения 170 МПа. Величина эквивалентной термической деформации при этом не превышает 0,00025. В алюминиевой матрице обнаружено формирование зон локальных термонапряжений и термодеформаций непосредственно вблизи частиц карбида кремния, что обусловлено несовместностью упругих и упруго-вязко-пластических деформаций составляющих ММК. При этом максимальные значения интенсивности напряжений в этих зонах не превышают 30 МПа, т.е. величины предела текучести технически чистого алюминия при температуре нагрева 300 град. C. Аналогичным образом распределяется эквивалентная термическая деформация в матрице ММК, максимальное значение которой вблизи границ с карбидокремниевыми включениями составляет примерно 0,002, что на порядок больше, чем деформация частиц SiC. 6. С использованием связной двухуровневой 2D модели низконаполненного ММК выполнены расчеты нагружения фрагмента микроструктуры ММК с граничными условиями, полученными при моделировании технологического процесса обратного выдавливания осесимметричной детали. Создана связная двухуровневая вычислительная 2D модель низконаполненного ММК, с помощью которой выполнены расчеты нагружения фрагмента микроструктуры ММК с граничными условиями, полученными при моделировании технологического процесса обратного выдавливания осесимметричной детали на макроуровне и обеспечиващими наибольшую поврежденность выбранной материальной частицы. Построены поля распределения эквивалентной деформации и среднего нормального напряжения в узлах конечно-элементной сетки микроячейки композита. Установлено, что на каждой стадии нагружения в плоскости микроячейки формируются неблагоприятные с точки зрения возникновения и развития микродефектов зоны концентрации растягивающих напряжений и локальной пластической деформации. Показано, что уменьшить вероятность раз-рушения возможно за счет использования схем напряженного состояния, обеспечивающих высокий уровень сжимающих напряжений на макроуровне, достаточный для того, чтобы свести к минимуму «неблагоприятные» зоны растягивающих напряжений. Такие схемы могут быть реализованы при использовании бокового подпора во время осуществления операции обратного выдавливания. Разработан алгоритм поиска оптимальной величины бокового подпора для осуществления деформации с минимальным накоплением поврежденности по результатам решения связной задачи моделирования процесса обратного выдавливания на макро- и микроуровне. 7. Разработана схема процесса выдавливания осесимметричной заготовки детали конструкционного назначения «колпачок» с торцевым подпором для реализации в лабораторных условиях. Осуществлено проектирование и изготовление штамповой оснастки, получены штампованные заготовки требуемой формы без дефектов разрушения. Разработаны конечно-элементные модели процесса изготовления обратным выдавливанием осесимметричной заготовки детали конструкционного назначения «колпачок» для трех композитов: 1) ММК с содержанием 50% SiC и матрицей из алюминия А8 при температуре 300 град. С; 2) ММК с содержанием 10% SiC и матрицей из сплава В95 при температуре 570 град. С; 3) НММК с содержанием 5% SiC и матрицей из сплава Д16 при температуре 400 град. С. В процессе моделирования осуществлялся расчет накопленной поврежденности с использованием линейной модели поврежденности Колмогорова и полученных в процессе выполнения проекта диаграмм предельной пластичности. При помощи моделей определены оптимальные энергосиловые параметры процесса выдавливания. Проведенное моделирование позволило разработать технологический процесс вы-давливания осесимметричной заготовки детали конструкционного назначения «колпачок». Выполнено проектирование штамповой оснастки и изготовлен лабораторный штамп. Выполнены лабораторные испытания процесса обратного выдавливания ММК с содержанием 10% SiC и матрицей из сплава В95 при температуре 570 град. С, получена штампованная деталь «колпачок» требуемой формы без дефектов разрушения. Установлено, что качественное штампованное изделие возможно изготовить только в условиях «мягкого» напряженного состояния (с подпором выдавливаемого металла за счет приложения торцевого сжимающего усилия в процессе испытания), выдавливание без подпора приводит к разрушению штампованного изделия.