Уникальные научные установки (УНУ), разработанные в Уфимском университете науки и технологий (бывш. УГАТУ), предназначены для проведения научных и опытно-экспериментальных работ по формированию новых типов (ультрамелкозернистой (УМЗ), нанокристаллической) структуры образцов металлов и сплавов.
Уфимский университет науки и технологий располагает следующими УНУ:
Установка интенсивной пластической деформации кручения под гидростатическим давлением «СКРУДЖ-200»
Использование метода интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) способствует сильному измельчению зеренной структуры в различных металлах и сплавах за счет больших сдвиговых деформаций (величина логарифмической степени е > 5) в условиях высоких гидростатических давлений (до 6 ГПа) и относительно низких гомологических температур (менее 0,4 ТПЛ).
В процессе ИПДК образец, обычно имеющий форму тонкого диска, подвергается деформации кручением под высоким гидростатическим давлением. Диск помещается между бойками, создается гидростатическое давление, и за счет вращения одного из бойков достигается пластическая деформация кручения.
Относительно маленькие диски, используемые при ИПДК, привлекательны для таких изделий, как маленькие объемные наномагниты с улучшенными магнитомягкими и магнитотвердыми свойствами, артериальные стенты и устройства для применения в микроэлектромеханических системах.
Уникальная научная установка «СКРУДЖ-200» разработана и создана сотрудниками научно-исследовательского института физики перспективных материалов Уфимского государственного авиационного технического университета на основе патентов ФГБОУ ВО «УГАТУ» и накопленного ранее опыта создания оборудования для интенсивных пластических деформаций.
Установка имеет следующие параметры: максимальное усилие 200 тонн, рабочая температура до 450 °C; типичные размеры образцов – диаметр 20 мм, толщина 1 мм.
Установка равноканального углового прессования «РКУП-20»
Способ равноканального углового прессования (РКУП), реализующий деформацию массивных образцов простым сдвигом, был разработан В. М. Сегалом с сотрудниками в начале 1970-80-х годов и затем значительно развит коллективом УГАТУ. В процессе РКУП заготовка неоднократно продавливается в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающимися обычно под углом 90 градусов. При необходимости, в случае труднодеформируемых материалов, деформация осуществляется при повышенных температурах.
Метод РКУП активно развивался в УГАТУ с 1994 г. и продолжает развиваться в настоящее время. Компьютерное моделирование и комплексный анализ проблем деформации длинномерных заготовок методом РКУП позволили создать надежные опытно-экспериментальные установки для реализации метода РКУП. Конструктивное исполнение устройства и способ обработки технического титана защищены международными и российскими патентами. За период с 1994 г. в УГАТУ было создано несколько поколений установок, причем каждая последующая установка за счет накопленного опыта получала развитие по сравнению с предыдущей.
Уникальная научная установка «РКУП-20» позволяет обрабатывать цилиндрические заготовки различных металлов диаметром 20 мм и длиной до 100 мм. Процесс деформации может проводиться при температуре – изотермически – до 450 °C, и с предварительным подогревом заготовки до 1200 °C в размещенной в комплексе электропечи. Установка смонтирована на гидравлическом прессе марки ДБ 2436. При изготовлении экспериментальной оснастки для РКУП труднодеформируемых материалов использовались высокопрочные марки инструментальной стали. Деформирующий блок комплектуется съемной печью с резистивным нагревом, обеспечивающей нагрев оснастки до 450 °C. Блок оснащен пятью вставками с углами пересечения каналов 90, 100, 110, 120 и 135°. Учитывая, что в процессе многоцикловой обработки ресурс пластичности заготовок снижается, может возникнуть необходимость изменения уровня разовой деформации за цикл обработки. Циклы деформации могут проводиться требуемое число раз для измельчения зерна.
Как показали эксперименты, установка РКУП-20 позволяет обрабатывать столь сложно деформируемые материалы, как титановый сплав ВТ-6, сплавы Ti-Ni, инструментальные стали, магнитотвердые интерметаллиды системы NdFeB и даже высокопрочные хрупкие вольфрамовые сплавы, а также другие сложно деформируемые материалы. Обработка с использованием РКУП-20 открывает большие перспективы для измельчения структуры упрочнения и повышения свойств материалов самого широкого класса.
Установка равноканального углового прессования «РКУП-К-600»
Способ равноканального углового прессования (РКУП), реализующий деформацию массивных образцов простым сдвигом, был разработан В. М. Сегалом с сотрудниками в начале 1970-80-х годов и затем значительно развит коллективом УГАТУ. В процессе РКУП заготовка неоднократно продавливается в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающимися обычно под углом 90 градусов. При необходимости, в случае труднодеформируемых материалов, деформация осуществляется при повышенных температурах.
Метод РКУП активно развивался в УГАТУ с 1994 г. и продолжает развиваться в настоящее время. Однако метод РКУП имеет определенные недостатки: относительно малая производительность, возможность получения только относительно коротких цилиндрических образцов (с отношением высоты к диаметру 4:1), необходимость удаления неоднородно прорабатываемой при деформации краевой части заготовок, снижающей коэффициент использования металла. Данных недостатков не имеет метод равноканального углового прессования по схеме «Конформ» (сокращенно РКУП-Конформ), реализованный в УГАТУ в 2004-2015 гг. Компьютерное моделирование и комплексный анализ проблемы деформации длинномерных заготовок методом РКУП-Конформ позволили создать надежные опытно-экспериментальные установки для реализации метода. Конструктивное исполнение устройства и способ обработки технического титана защищены международными и российскими патентами.
Уникальная научная установка «третьего поколения» «РКУП-К-600» («РКУП-Конформ») позволяет обрабатывать длинномерные прутки различных металлов диаметром 10, 12 и 15 мм и длиной до 3 м. Процесс деформации может проводиться при температуре до 600 °C. Крутящий момент составляет 16800 Н∙м, что обеспечивает усилие прессования, позволяющее деформировать прутки прочных металлов, сталей диаметром до 15 мм. Таким образом, по показателям «сечение обрабатываемого прутка», «температура прессования» установка РКУП-К-600 значительно превосходит предыдущие установки, ранее созданные в УГАТУ. Циклы деформации могут проводиться требуемое число раз для измельчения зерна.
Как показали эксперименты, установка РКУП-К-600 позволяет обрабатывать столь сложно деформируемые материалы, как титановый сплав ВТ-6, сплавы Ti-Ni и другие материалы. Таким образом, обработка с использованием РКУП-К-600 открывает большие перспективы для измельчения структуры, упрочнения и повышения свойств материалов самого широкого класса.
