Современные традиционные технологии изготовления и упрочнения высоконагруженных деталей, в частности зубчатых колес редукторов различного назначения, практически исчерпали свои потенциальные ресурсы. Дополнительные и значительные ресурсы повышения комплекса эксплуатационных свойств ответственных деталей машин заключены в разработке новых комплексных технологий термической и химико-термической обработки, основанных на активизации процессов диффузионного насыщения и обеспечивающих объемное и поверхностное наноструктурное (или ультрамелкозернистое) состояние.
Формирование ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры приводит к высокопрочному состоянию при высоком запасе пластичности и вязкости, что крайне необходимо в обеспечении эксплуатационной надежности деталей машин. Использование уникальных свойств УМЗ структур открывает перспективы создания инновационных технологий производства деталей, обладающих высокой усталостной прочностью и износостойкостью.
К настоящему времени достигнуты определенные успехи в получении тонкопленочных нанопокрытий, однако трудности в создании массивных наноструктурных материалов не преодолены. Проблема состоит в разработке технологий, способных создавать специфическую УМЗ структуру в типовых деталях машин – зубчатых колесах, валах, подшипниках и др., в процессе их изготовления из существующих конструкционных материалов. Такие технологии, способные кратно увеличить эксплуатационные свойства деталей машин.
Формирование в деталях машин объемной специфической УМЗ структуры (нано- или микрокристаллической) предполагается создавать с использованием методов интенсивного пластического деформирования, термической и химико-термической обработки.
Инновационные процессы обеспечивают экономию материалов и электроэнергии, отличаются экологической чистотой проведения процессов, позволяют достигать повышенные механические и эксплуатационные свойства деталей по сравнению с традиционными методами химико-термической обработки.
В результате реализации проекта должны быть разработаны технологические процессы, обеспечивающие преимущества над лучшими отечественными и зарубежными аналогами, сравнительная оценка которых представлена в таблице.
Целью работы является создание наукоемких, экономически эффективных, конкурентоспособных технологий вакуумной и ионно-вакуумной химико-термической обработки деталей с получением наноструктурированного состояния диффузионных слоёв, отличающихся экономией материалов и электроэнергии, экологической чистотой проведения процессов, обеспечивающих повышенные механические и эксплуатационные свойства деталей по сравнению с традиционными методами химико-термической обработки для последующей коммерциализации при использования их для упрочнения нагруженных узлов и деталей перспективной аэрокосмической техники, наземных, энергетических, нефте-, газоперекачивающих, транспортных систем. Создание методологического комплекса подходов к разработке технологических процессов вакуумной и ионно-вакуумной химико-термической обработки деталей, разработка методик оценки качества создаваемой продукции в условиях производства.