На основе экспериментов по большим пластическим деформациям металлов сделаны обобщения и сформулированы физические предпосылки модели структурной эволюции материала. Эта модель базируется на взаимосвязи между процессами его фрагментации и разрушения, которые предложено рассматривать как дополняющие друг друга. Для обоснования положенных в основу модели гипотез приведены физические предпосылки и экспериментальные данные. Изучено влияние на формирование деформационной структуры материала таких факторов, как высокое гидростатическое давление и немонотонность деформирования. Рассмотрены основные сценарии фрагментации для материалов с высокой и низкой энергией дефектов упаковки. Обнаружена взаимосвязь с теорией фракталов и обоснована возможность ее применения к исследуемым явлениям. Сделаны выводы по проектированию процессов больших пластических деформаций, направленных на получение материалов с ультрамелкозернистой структурой.

Теоретически проанализирована геометрия канала матрицы для процесса винтовой экструзии с использованием расчетной программы, написанной в пакете Matlab. Получена оценка среднего давления на стенки винтового канала матрицы для различных форм его профиля. Предложены рекомендации по проектированию оснастки для данного процесса с целью повышения ее стойкости.

Изучены структурные и фазовые превращения в метастабильных аустенитных сталях на основе Fe - Cr - Ni- и Fe - Mn - Cr-твердых растворов при термомеханической обработке (ТМО). Реализация данных превращений в исследованных сталях с метастабильным аустенитом при пластической деформации под давлением и/или отпуске в цикле ТМО сопровождается повышением комплекса механических свойств.

Для процесса винтовой экструзии получено расчетное соотношение для оценки минимальной высоты винтового участка матрицы, которая обеспечит качественное деформирование материала заготовки. Предложенная методика проиллюстрирована на примере винтовой матрицы с формой профиля, используемой на данный момент в экспериментальных исследованиях.

На основе экспериментальных исследований обоснован ряд важных для технологии эффектов винтовой экструзии: прекращение убывания и даже повышение пластичности материалов, начиная с определенного числа проходов; повышение прочностных характеристик материала в так называемых активных зонах; немонотонное изменение площади поверхности заготовки при прохождении через матрицу. Все эти эффекты предварительно спрогнозированы теоретически.

На примере сплавов на основе Fe - Mn - Si- и Fe - Mn - Cr-систем в широком диапазоне напряжений и деформаций исследованы особенности механического поведения и систематизированы аномальные эффекты гетерофазных материалов с метастабильной структурой. Установлено, что образование мартенситных фаз деформации в изученных материалах способствует снижению напряжения пластического течения, проявлению эффекта Баушингера и эффекта памяти формы, аномальной барической зависимости показателя пластичности.

На примере алюминиевого сплава АД1 и полиамида-6 рассмотрено пластическое течение металлических и полимерных материалов при интенсивной пластической деформации, реализуемой с применением метода плоской винтовой экструзии. Показано, что эффект перетекания, обусловленный наличием "сквозной" и "сдвиговой" составляющих пластического течения материала, выражен сильнее в случае металла по сравнению с полимером. Выявлены различия в характере распределения твердости по поперечному сечению исследуемых экструдатов.