Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка лабораторной технологии получения порошковых композиций для изготовления методом инжекционного формования металлических изделий сложной формы с повышенными физико-механическими свойствами для транспортных и космических систем

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
порошковые композиции, фидстоки, нанопорошки, инжекционное литье под давлением, металлические сплавы, ударная вязкость

Цель проекта:
Проблема, на решение которой направлен проект: Разработка лабораторной технологии инжекционного формования металлических изделий сложной формы с повышенными физико-механическими свойствами. Цели проекта: Разработка составов порошковых композиций и лабораторной технологии инжекционного формования металлических изделий с повышенными на 30% характеристиками ударной вязкости и на 10% временным сопротивлением относительно изделий, полученных традиционными методами порошковой металлургии.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные результаты проекта заключаются в следующем.

Будет разработана лабораторная технология получения металлопорошковых композиций для изготовления прецизионных изделий из алюминиевых и титановых сплавов, сталей методом инжекционного формования, обеспечивающая снижение не менее чем на 10% себестоимости производства изделий. На основе разработанной технологии будут получены экспериментальные образцы прецизионных изделий с повышенной не менее чем на 30% ударной вязкостью и не менее чем на 10% предельной прочностьюиз металлопорошковых композиций методом инжекционного формования. Будет создан лабораторный стенд для проведения исследований технологических режимов получения металлопорошковых композиций и прецизионных изделий методами инжекционного формования заготовок с последующим их спеканием. Для качественного проведения инжекционного формования будут разработаны математические модели процессов инжекционного формования и разработаны методики расчета геометрических характеристик прецизионных изделий.
Разработано технико-экономическое обоснование создания промышленной технологии производства фидстоков и изделий.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В последнее десятилетие основные тенденции исследований, направленных на повышение физико-механических характеристик PIM-изделий, связывают с подбором модификаторов порошковых композиций, в том числе нанодисперсных. Показана возможность повышения ударной вязкости литых изделий на 30 и более процентов за счет добавления нанопорошковых модификаторов. При этом одновременно обнаружено повышение предела прочности (временного сопротивления разрыву) на 10 и более процентов. В ряде публикаций показано, что использование бимодальных порошков субмикронного и нанометрового размера для изготовления фидстоков приводит к заполнению наночастицами пространства между частицами большего размера, снижению температуры спекания, достижению практически полного уплотнения в процессе спекания и, как следствие, к существенному уменьшению пористости конечного изделия и росту его физико-механических свойств, в частности ударной вязкости. Спекание некоторых нанопорошков происходит с выделение энергии, саморазогреву частиц, росту локальной температуры и соответсвенно интенсификации спекания. Однако влияние химического состава порошковых композиций на физико-механические и технологические показатели изделий исследованы лишь частично и только для некоторых типов компонент. Все это свидетельствует о неизученных возможностях создания технологии получения прецизионных изделий сложной геометрии, обладающих повышенными характеристиками ударной вязкости, прочности при экстремальных температурах и обладающих конкурентоспособной себестоимостью.
В проекте предлагается решение проблемы повышения ударной вязкости и предела прочности PIM-изделий при одновременном снижении их себестоимости путем введения нанопорошковых модификаторов порошковой композиции. Суть предлагаемого подхода заключается в создании композиций на основе алюминиевых, титановых и стальных металлических порошков микронного размера (размером 2-20 мкм, серийно производимых в России, многокомпонентного термопластичного связующего и их модификаций порошками субмикронного и нанометрового размеров. Компоненты модификаторов будут представлены номенклатурой состоящей из более, чем десятка серийно выпускаемых с использованием различных технологий наноразмерных порошков (в т.ч. электровзрывных). Подбор состава композиций осуществляется с учетом результатов легирования металлургических составов.
Одной из основных проблем является разработка оборудования для гомогенизации смеси нанопорошков, микронных порошков и связующего. Поэтому разрабатывается экспериментальный образец стенда, оснащенный ультразвуковым гомогенизатором, обеспечивающий оптимальный температурный режим и контроль реакций компонент порошковой смеси друг с другом, ведущих к их агломерации.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Применение результатов проекта в промышленном производстве фидстоков и PIM-изделий позволят:
- обеспечить высокотехнологичные отрасли PIM изделиями сложной формы, функционирующими в условиях высоких динамических и тепловых нагрузок;
- исключить технологическую зависимость от зарубежных компаний - поставщиков фидстоков для PIM производства;
- снизить себестоимость изготовления изделий сложной формы за счет отказа от дорогостоящих операций механической обработки;
- повысить конкурентоспособность высокотехнологичных изделий на международном и отечественном рынках.
В PIM-изделиях заинтересованы многие предприятия авиакосмической, оборонной, нефтегазовой, атомной отраслей промышленности, общего машиностроения. Организации – участники ТП «Легкие и надежные конструкции» являются потенциальными потребителями результатов проекта, в том числе ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева».
Индустриальный партнер проекта (ООО «Куранты») обеспечивает за счет собственных средств со-финансирование работ в рамках проекта, осуществляет деятельность по вовлечению в экономический оборот научных и научно-технических результатов проекта - выполнение опытно-конструкторских и технологических работ, разработку комплекта технической документации для постановки на производство продукции (фидстоков и PIM-изделий) с использование результатов проекта.

Текущие результаты проекта:
Работы, выполненные за счет средств субсидии:

Разработан лабораторный технологический регламент получения фидстоков и изделий.
Разработаны технологические инструкции получения экспериментальных партий фидстоков и изделий
Разработаны программы и методики испытаний фидстоков и изделий на основе создаваемого лабораторного стенда
Разработана эскизная КД на лабораторный стенд для исследования технологических режимов получения фидстоков и изделий
Разработана эскизная КД на формы для инжекционного литья
Проведено численное моделирование процессов инжекционного литья изделий
Изготовлен лабораторный стенд
Изготовлена экспериментальная партия фидстоков на основе легированных железных порошков и проведены их испытания

Работы, выполненные за счет внебюджетных средств:

Изготовлены формы для инжекционного литья заготовок изделий
Приобретено оборудование для сборки лабораторного стенда