Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка научных и технологических принципов создания наноструктурированных керамических и дисперсно-упрочненных наночастицами композиционных материалов для работы в экстремальных условиях эксплуатации

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3187
Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС
Руководитель работ
Левашов Евгений Александрович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Внебюджетные средства
3,5 млн

Разработка технологии и создание экспериментальных образцов конструкционных керамических и композиционных материалов для авиа-,авто-, судостроения, топливно-энергетического комплекса, стекольной, горно-добывающей промышленности, атомной энергетики и социальной сферы. Созданные материалы должны найти применение в качестве элементов конструкций и оборудования нового поколения. Материалы должны обеспечивать их надежную эксплуатацию в экстремальных условиях: при работе в условиях абразивного износа, высокоагрессивных химических и радиоактивных средах, при повышенных и пониженных температурах и давлениях, отвечать заданному ресурсу, способствовать снижению себестоимости выпускаемой продукции и снижению объемов использования драгметаллов.

Соисполнители

Организация
ЗАО "НПО"МЕТАЛЛ"
Организация
ФГУП "ВИАМ"

Этапы проекта

1
23.04.2007 - 30.06.2007
Изучены макрокинетика процесса горения, фазовый состав, структура и свойства СВС-материалов на основе TiC-Cr3C2-Ni, TiC-ХН70Ю, TiC-NiAl, TiC-Ti3AlC2, модифицированных добавками нанодисперсных порошков ZrO2, Al2O3, W, WC, WC-Co, NbC. Исследована локальная кристаллическая структура и размер неоднородностей дисперсно-упрочненных наноструктурированных материалов с использованием синхротронного излучения подтвердило присутствие наночастиц в продуктах синтеза и покрытиях. Установлено, что введение в исходную шихту нанокристаллических порошков приводит к снижению температуры и скорости горения шихтовых смесей и сильному модифицированию структуры продуктов синтеза, заключающемуся в измельчении зерен карбидных фаз. Введение нанодисперсного компонента в состав композиционных материалов, использующихся в качестве электродов для электроискрового легирования, позволяет повысить толщину, сплошность и микротвердость покрытий. Покрытия из новых дисперсно-упрочненных наночастицами материалов заметно увеличивают жаростойкость и улучшают трибологические свойства титанового сплава ОТ4-1. Разработано оборудование для импульсного электроискрового модифицирования. Осуществлена поставка экспериментальной установки для импульсного электроискрового модифицирования. Проведены патентные исследования и подготовлена заявка на патент РФ.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.12.2007
Выбраны составы дисперсионно-твердеющих керамических материалов, способных образовывать пересыщенные твердые растворы в системах Ti-Nb-C. Ti-Ta-C и Ti-Zr-C. Получены образцы дисперсионно-твердеющих материалов по технологии силового СВС- компактирования. Проведены комплексные материаловедческие исследования состава и структуры дисперсионно-твердеющих керамических материалов, установлены закономерности образования дисперсно-упрочненной структуры и ее влияние на свойства материалов. Дисперсионно-твердеющие материалы обладают высокой твердостью (более 20 ГПа) и жаростойкостью (скорость окисления на воздухе при Т= 800 ºС – 8,5 г/м2).
Определены оптимальные энергетические режимы модифицирования титановых сплавов, разработанными дисперсионно-твердеющими материалами, при варьировании параметров импульсных разрядов (частота, энергия, длительность). Проведены аттестационных испытания новых наноструктурированных и дисперсно-упрочненных наночастицами материалов и модифицированных титановых сплавов в части их применимости в авиационной промышленности. Проведены патентных исследования по ГОСТ 15.011-96.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
В качестве метода получения наноструктурированных электродов выбран метод горячего прессования.
  Установлен механизм формирования наноструктурированного композиционного сплава WC-Co и управления структурой и свойствами.
  Проведены комплексные материаловедческие исследования состава, структуры и свойств полученных материалов
  показана принципиальная возможность определения точного атомного состава карбидной фазы
  Определены оптимальные энергетические режимы модифицирования титановых сплавов с помощью созданных материалов при варьировании параметров импульсных разрядов (частота, энергия, длительность).

  Для образцов, работающих при повышенных нагрузках, рекомендована дополнительная вторичная обработка поверхности углеродсодержащими электродами, приводящая к снижению коэффициента трения и росту износостойкости за счет снижения шероховатости, изменения фазового состава, наличия свободного углерода, выполняющего роль твердой смазки.
.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Выбран метод закалки расплава.
  Экспериментально получены электродные материалы на основе системы Fe-C-Si-Mn-P-Ni-B.
  Проведены комплексные материаловедческие исследования состава и структуры объемно-аморфизуемых материалов, установлены закономерности образования аморфной и мелкокристаллической структуры и ее влияние на свойства материалов.
  Получены экспериментальные образцы с модифицированным наноструктурированным слоем на основе аморфной фазы, нанокристаллического карбида титана и интерметаллидов с размером зерен менее 100 нм, твердостью 15-17 ГПа и модулем Юнга 180-200 ГПа.
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
Тема
Конструкционные наноструктурированные керамические и композиционные материалы для работы в экстремальных условиях эксплуатации
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
38
Тема
Разработка методов синтеза нанокристаллических магнитотвердых сплавов на основе системы Nd-Fe-B, легированных тугоплавкими металлами, для атомной и других отраслей промышленности.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 16 мес.
Бюджетные средства
19 млн
Количество заявок
2
Тема
Отработка научных основ технологии формирования биосовместимых керамических и композиционных материалов для медицины
Продолжительность работ
2007 - 2008, 19 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
11
Тема
Разработка способов получения методами наплавки новых экономичных, высокопрочных, свариваемых слоистых конструкционных металлических материалов для изделий нефтегазохимии и высокоскоростного транспорта, работающих в экстремальных условиях эксплуатации
Продолжительность работ
2014 - 2016, 26 мес.
Бюджетные средства
48,6 млн
Количество заявок
13
Тема
Разработка методов наноструктурной диагностики срока службы теплостойких сталей, эксплуатируемых длительное время в экстремальных условиях в составе ответственных конструкций.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 24 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
2