Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка метода получения высокогомогенного наноструктурного композиционного материала Al2O3-ZrO2 с прочностью на изгиб в диапазоне 1-1.5ГПа или выше для инженерного и биомедицинского применения в качестве конструкционной керамики, в сухих парах трения и искусственных суставах

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов». Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
21.03.2007 - 31.05.2007
Проведен анализ научно-технической литературы относящейся к разрабатываемой теме. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96 глубиной 10 лет с дополнительным анализом работ ведущих мировых исследовательских лабораторий глубиной 20 лет. Выяснен современный технический уровень, а также основополагающие тенденции получения экстремальных прочностных характеристик в композитных керамических материалах системы -Al2O3-ZrO2. Определены основные направления НИР необходимой для решения задач поставленных в ТЗ.
Запущена в эксплуатацию высокотемпературная печь позволяющая спекать плотные материалы при температурах до 1700°С. Получены и опробованы футерованные корундом и оксидом циркония измельчительные барабаны, а также износостойкие мелющие тела из диоксида циркония.
Проведен механохимический синтез метастабильных твердых растворов ZrO2 с содержанием алюминия 5 и 10 весовых процентов. Определены условия термического разложения указанных твердых растворов. Проведено механохимическое получение прекурсоров на основе ZrO2 и гидроксида алюминия для последюущего перевода в гомогенный порошок.
Отработана методика измельчения композитного материала до размера зерен ZrO2 в диапазоне 15-25нм без значительного образования прочных препятствующих низкотемпературному спеканию агрегатов.
Определены режимы спекания полученных сухим прессованием заготовок до плотностей 96-97% от теоретической в температурном диапазоне 1180-1250°С.
Развернуть
2
01.06.2007 - 31.10.2007
Определены режимы спекания полученных сухим прессованием заготовок до плотностей 96-98% от теоретической в температурном диапазоне 1180-1350°С. Показано, что увеличение температуры или времени изотермической выдержки приводит к разбуханию материала. Установлено, что причиной разбухания являются микрозагрязнения силикатами, входящими в состав футеровки измельчительных барабанов.
Установлены особенности микро/нано-структуры полученных материалов (размер зерна, распределение по размерам, характер распределения фаз). Показано, что спеченный материал обладает высокой степенью фазовой однородности и размерами зерен матрицы в диапазоне 50-200нм в зависимости от условий измельчения и спекания. Выяснено, что поверхностный слой материала обладает значительно меньшей плотностью за счет наличия в нем стеклофазы и образованных ею пустот. Сошлифовка поверхностного слоя позволяет увеличить плотность до 99%.
Проведены измерения прочности на изгиб полученных материалов. Наиболее плотные материалы обладают прочностью более 640МПа, что не уступает характеристикам материалов полученных путем горячего изостатического прессования.
Исследован характер разрушения материала и сделан вывод о том, что прочность ограничена присутствием в стеклофазы и может быть значительно увеличена при смене материала футеровки барабанов. Определено направление дальнейшей работы по увеличению достигаемых значений прочности на изгиб.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИГиЛ СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИХ ДВО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
121
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки кристаллических материалов» (мероприятие Программы 1.3)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
106
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
64
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48