Представленный на конкурс цикл работ из 24 статей, выполненных научным коллективом под руководством главного научного сотрудника лаборатории физики профилированных кристаллов ФТИ им. А.Ф. Иоффе д.ф.-м.н. Т.С. Орловой и главного научного сотрудника лаборатории механики наноматериалов и теории дефектов ИПМаш РАН д.ф.-м.н. М.Ю. Гуткина, посвящен решению важной задачи поиска методов одновременного повышения характеристик прочности и пластичности алюминиевых сплавов.

В настоящее время повышение прочности сплава достигается значительным (на порядки) измельчением его зерна различными методами интенсивной пластической деформации, однако это приводит к резкому (в разы) снижению пластичности сплава, и это делает его практически непригодным для промышленного применения. В работах Т.С. Орловой и М.Ю. Гуткина представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований, из которых следует, что проблему сочетания высокой прочности и достаточной пластичности можно решить с помощью специальных методов дополнительной термо-деформационной обработки сплава, имеющего ультрамелкозернистую (УМЗ) структуру. Показано, что в условиях сильно ограниченной внутризеренной дислокационной пластичности, характерной для УМЗ металлов и сплавов, ключевую роль источника дислокаций играют границы зерен, насыщенные различными дефектами – избыточными зернограничными дислокациями, сегрегациями легирующих сплав элементов и наноразмерными выделениями второй фазы – нанопреципитатами. Поведением этой сложной дефектной структуры границ зерен можно управлять с помощью чередования кратковременных отжигов и дополнительной небольшой пластической деформации. Отжиги приводят к аннигиляции избыточных дислокаций и к повышению критических напряжений испускания дислокаций из границы в тело зерна, т. е. к упрочнению сплава, а сеансы дополнительной деформации – к насыщению границ зерен новыми избыточными дислокациями. При нагружении сплава это ведет к снижению таких критических напряжений и к испусканию в зерна большого количества новых дислокаций, т. е. к повышению пластичности сплава. Проведенные эксперименты и разработанные теоретические модели создают ясную картину происходящих при этом процессов. Появляется возможность целенаправленно управлять как дефектной структурой границ зерен, так и их способностью содействовать упрочнению и пластификации сплава, что позволяет достигать одновременно его высокой прочности и достаточной пластичности. В результате для всех исследованных алюминиевых сплавов были экспериментально получены приоритетные характеристики прочности и пластичности.

Важно, что подходы и модели, предложенные авторами для алюминиевых сплавов, можно распространять и на другие УМЗ металлы и сплавы. О научном уровне проведенных исследований говорит также и то, что в 11 работ цикла опубликованы в журналах 1-го квартиля, 6 работ – в журналах 2-го квартиля.