Подано результати останніх досягнень з атомістичних обчислень теоретичної (ідеальної) міцності твердих тіл (кристалів) з акцентом на неемпіричні (ab initio) підходи до синтезу теоретичних і експериментальних даних. Показано, що свої характеристики в’язкості руйнування (крихкості) полікристалічні матеріали частково успадковують від матриць їх ідеальних кристалів. З іншого боку, реакція ідеальних металевих кристалів на тривісний розтяг виражена через критичну деформацію, що якісно відмінна для інженерних матеріалів. Це пояснюють ростом пластичності та об’єднанням мікропустот на частинках вторинних фаз за тривісного розтягу. Теоретична міцність (ТМ), обчислена за неемпіричним (ab initio) та молекулярно-динамічним методами, наближається до експериментальних значень.

Проаналізовано вплив тривалої експлуатації трубопровідної сталі АРІ Х52 на деградацію її механічних властивостей. Встановлено, що після експлуатації впродовж 30 років суттєво знижуються її характеристики міцності і пластичності, особливо різко – ударна в’язкість, що пов’язано з розвитком пошкоджуваності. Використано методи індентування для порівняльного оцінювання стану експлуатованого і неексплуатованого матеріалу. Показано, що показники розсіювання результатів вимірів (коефіцієнт варіації) механічних властивостей (твердість, знос тощо) чутливіші до пошкодженості металу у вихідному стані та після експлуатації, ніж усереднені їх значення. Встановлено певні кореляції між твердістю за Віккерсом, циклічною твердістю, та міцністю і пластичністю сталi.

Досліджено механічні властивості теплотривкої сталі 15Х1М1Ф після тривалої екс-плуатації на парогонах ТЕС. Встановлено анізотропію характеристик її міцності та пластичності внаслідок деградації. Виявлено, що кількість зупинок технологічного процесу під час експлуатації сталі, орієнтація зразків (осьова, тангенціальна та радіальна) та місце їх розташування в перерізі стінки труб (біля зовнішньої і внутрішньої їх поверхонь та в центрі перерізу) впливають на ці параметри. Оцінена роль наводнювання на характер зміни цих показників. Отримані результати дають змогу обґрунтувати вибір орієнтації зразків та їх розташування в перерізі труб для забезпечення найвищої чутливості характеристик до зміни технічного стану сталі в часі експлуатації.

На основі відомих теоретичних концепцій і деяких експериментально обґрунтованих гіпотез побудована фізико-хімічна модель і встановлені математичні співвідношення для опису корозійно-механічного руйнування матеріалів труб підземних нафтога-зопроводів з урахуванням інтенсифікації цього процесу дифузійно рухомим воднем. Кількісно оцінено вплив наводнювання на швидкість ґрунтової корозії та залишкову довговічність труб нафтогазопроводів.

Досліджено характеристики циклічної тріщиностійкості (ЦТ) середньо- і високоміцної колісних сталей та їх здатність формувати захисну плівку на свіжоутвореній поверхні у дистильованій воді та 3,5%-му водному розчині NaCl. Виявлено, що негативний вплив цих корозивних середовищ на ЦТ обох сталей незначний і найбільше проявляється на початку середньоамплітудної ділянки діаграм ЦТ (швидкостей росту втомної тріщини), помітніше – для середньоміцної сталі.

Наведено результати лабораторних випробувань інформаційно-вимірювальної системи для визначення фізико-механічних характеристик конструкційних сталей феритно-перлітної структури. Отримано математичну модель контролю питомого електричного опору плоских зразків електроконтактним чотиризондовим методом. Розкрито спосіб визначення границі текучості сталей за значеннями їх питомого електричного опору і твердості з використанням алгоритмів штучних нейронних мереж.

Деформаційний рельєф поверхні плакованих алюмінієвих сплавів розглянуто як показник накопиченого втомного пошкодження. Показано можливість використання апарата фрактальної геометрії під час аналізу оптичних зображень деформаційного рельєфу. Досліджено низку методик обчислення фрактальних розмірностей. Запропоновано їх комплексне використання в задачах прогнозування залишкового ресурсу авіаційних конструкцій за станом деформаційного рельєфу.

Подано розв’язок задачі про початкову зону передруйнування в умовах плоскої деформації в околі кутової точки межі поділу двох різних пружних матеріалів, з якої виходить міжфазна тріщина. Досліджено залежності орієнтації, довжини зони і її розкриття від навантаження, кута розхилу межі поділу і пружних параметрів з’єднаних матеріалів. На основі деформаційного критерію розглянуто умови зрушення тріщини.

Показано, що під час циклічного навантажування на поверхні плакувального шару конструкційного алюмінієвого сплаву формується та розвивається деформаційний рельєф (ДР). Кількісні параметри ДР – насиченість, шорсткість та пластична деформація поверхні є індикаторами пошкодження матеріалу. Експериментальні залежності цих параметрів від напрацювання (кількості циклів навантаження) можна використати для створення методів прогнозування граничного стану елементів конструкції літака.

Показано, що виділення значної кількості (6,45…9,55%) дисперсних карбідів під час відпалу сталі 60Х2Н4ГМФ в інтервалі 350...800 ^oС, переважно цементитного типу, а також спецкарбідів Me₇C₃, (V, Mo)C сприяє підвищенню твердості на 18%, а зносотривкості в 1,5–1,61 рази. Максимальне зміцнення досягнуто за низькотемпературного відпалу при 450 ^oС. Встановлено залежність коерцитивної сили від твердості, яка дасть змогу в умовах виробництва забезпечити контроль якості і визначити найефективніші технологічні параметри відпалу без руйнування виробу.

Експериментально досліджено роль водню під час отримання зразків технічно чистого титану методом пресування і спікання порошків титану та гідриду титану. Порівняльний аналіз їх поведінки показав, що зміна механічних властивостей за наводнення матеріалу визначає формування особливої дрібнопористої мікроструктури під час пресування гідрованого порошку. Важливою відмінністю гідрованого титану від титанового порошку є дегідрування під час нагріву, що спричиняє активацію спікання, зниження вмісту кисню в кінцевому матеріалі, і, як результат, поліпшення механічних характеристик спеченого технічно чистого титану.

З використанням критерію локального руйнування Рітчі, Нотта, Райса проаналізовано умови зародження і поширення мікротріщин у феритній сталі 13ХМФ з різною мікроструктурою. З урахуванням розмірів зерен, карбідів та їх дисперсності оцінено вірогідність руйнування крізьзеренним відколом за заданого рівня напружень σ_уу під час випроб на статичну тріщиностійкість. Для сталі з різною структурою визначено критичні напруження σ_C1,0 і довжини відрізків r_C, з досягненням яких з імовірністю P_f =1,0 реалізується руйнування крізьзеренним відколом.

Досліджено вплив різних функціональних покривів (оксидних, нітридних, карбонітридних, карбооксидних) близької морфології та розмірів, сформованих термодифузійним насиченням, на механічні властивості (короткочасну міцність, пластичність, схильність до сповільненого руйнування, втомну довговічність) технічно чистого титану ВТ1-0. Показано, що за сумірної морфології поверхневого шару фазово-структурний стан покриву загалом суттєво впливає на механічні властивості титану за різних умов навантаження, а двокомпонентний оксидний покрив – найменше.

Високовуглецеву високоміцну мартенситну сталь AISI E52100 (JIS SUJ2) найчастіше використовують за умов контактного кочення, де необхідні підвищені зносотривкість та втомна міцність. Запропоновано методи повторного індукційного нагріву та гартування сталі, внаслідок чого подрібнюється структура мартенситу та поліпшуються втомні властивості під час випробувань сталевих зразків за циклічного згину.

Розглянуто методику визначення швидкості атмосферної корозії металевих конструкцій за поляризаційним опором, яка полягає в тому, що для підвищення чутливості вимірювань використано багатоелектродні давачі з коповерхневим розташуванням електродів. Досліджено роботоздатність чотирьох моделей електрохімічних давачів для моніторингу металоконструкцій в умовах атмосферної корозії за вологості повітря 100% та температур 24; 40; 50 і 70 ^oС. Доведено, що, зменшуючи товщину ізоляційного прошарку, ширину електродів та їх кількість, можна підвищити точність та чутливість вимірювання швидкості корозії у вологій атмосфері. Розроблені давачі придатні для контролю швидкості корозії металевих конструкцій, що експлуатуються в атмосферних умовах, в тому числі в замкнутих об’ємах.

На базі експериментальних даних і фізичних принципів сформульовані основні умови та закономірності, необхідні для досягнення стабільного зварювання у твердій фазі різнорідних матеріалів за гарячого вальцювання у вакуумі: забезпечення ковзання одного металу по іншому; рух металів підпорядкований рівнянню Бернуллі для нестисливої рідини; забезпечення масопереносу атомів металу через межу з’єднання двох різнорідних металів; нерозривність потоку або посекундна рівність маси вальцьованого металу; виконання рівності потужності, яку набувають метали.

Вивчено електрохімічні і мікроелектрохімічні характеристики та мікротвердість фрагмента труби зі сталі 17Г1СУ зі зварним швом, виконаним електродами FOX EV 50, Basic One та УОНИИ-13/55Р. Потенціали корозії різних шарів зварного шва та зони термічного впливу біля них збільшують електрохімічну гетерогенність до ~130 mV, порівняно з основним металом. Струми корозії основного металу відрізняються на ~15%, а різних шарів зварного шва – не більше ніж на 69%. Мікроелектрохімічна гетерогенність різних зон зварного з’єднання, визначена методом рухомої краплі, практично не відрізняється (DE = 20…80 mV). Лише зварному шву, виконаному електродом FOX EV 50, властиве дещо вище її значення (ΔE = 25…95 mV). Мікротвердість основного металу та зони термічного впливу до лінії сплавлення для всіх електродів становить ~1,6…2,25 GРа. Для шва, звареного електродом FOX EV 50, вона є нижча (1,2…1,4 GPа), ніж для виконаного електродами Basic One та УОНИИ-13/55Р (1,6…2,2 GPа).

Запропоновано алгоритм дистанційного визначення фізико-механічних параметрів тонких плоских просторових пружних включень змінної товщини. Встановлено також орієнтацію включень у пружній матриці. Механічні властивості неоднорідності та матриці незначно відрізняються між собою порівняно з малою товщиною включення. Дефект зондовано пружними поздовжніми хвилями, а шукані параметри визначено за амплітудами розсіяння цих хвиль у зону Фраунгофера.

В реальному часі досліджено сорбцію водню інтерметалідом RFe₂ (R–Dy, Tb) та викликаний нею фазовий розпад в інтервалі тиску 5,4...16,2 kPa і температури 450... 600 ^oС. Виявлено вплив дисперсності зразка на швидкість фазового розпаду та визначено зміну концентрації водню в інтерметаліді під час фазового перетворення. Концентрація водню в частині інтерметаліду, що не розпався на фази RH₂ і λ-Fe, змінюється на початку та всередині перетворення і є сталою наприкінці розпаду. Отримані емпіричні енергії активації фазового розпаду інтерметалідів (48...60 kJ/mol).