Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических основ гидротермального синтеза и функционального применения наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия для создания нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий

Номер контракта: 14.613.21.0004

Руководитель: Федотов Анатолий Валентинович

Должность: Руководитель Инновационного центра

Организация: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
наноструктурированные гидроксиды алюминия, гидротермальный синтез, композиционные материалы, керамика, прочность

Цель проекта:
Цель: Создание научно-технического задела в области технологий получения наноструктурированных алюмооксидных материалов и изделий, работающих в условиях экстремальных механических нагрузок, резких смен температур, агрессивных сред Основные задачи технические решения: - гидротермальный синтез наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия; - изготовление наноструктурированных материалов на основе оксидов алюминия, модифицированных нанокластерами; - научные и технологические принципы получения наноструктурированных материалов и изделий из них для абразивной обработки для литейной технологий; - консолидация наноматериалов на основе синтезируемых наноструктурированных алюмооксидных порошков методами статического и импульсного прессования, высокотемпературного спекания. Основные задачи конструкторские решения по созданию и изготовлению технологического оборудования: - экспериментальный стенд для исследования гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия; - блок автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом (АСКУ) гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия; - блок сушки и блок измельчения наноструктурного бемита; - блок автоматической системы подачи порошка алюминия для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные планируемые результаты проекта:
Экспериментальный стенд для исследования процесса гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
Блок автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом (АСКУ) гидротермального синтеза, блок сушки, блок измельчения наноструктурированного бемита, блок автоматической системы подачи порошка алюминия для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
Лабораторный технологический регламент гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия и лабораторный технологический регламент получения тугоплавких коррозионностойких наноструктурированных керамических материалов на основе оксида алюминия, модифицированных нанокластерами, с улучшенными физико-механическими свойствами.
Экспериментальные образцы наноструктурированных гидрооксидов и оксидов алюминия и образцы тугоплавких коррозионностойких наноструктурированных керамических материалов на основе оксида алюминия, модифицированных нанокластерами, с улучшенными физико-механическими свойствами.
Проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка и создание опытно-промышленной технологии получения тугоплавких коррозионностойких наноструктурированных керамических материалов на основе оксида алюминия, модифицированных нанокластерами, с улучшенными физико-механическими свойствами».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате проведенных исследований должы быть разработаны технологические решения в области гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия и разработки нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий керамических алюмооксидных материалов, модифицированных нанокластерами, с улучшенными физико-механическими свойствами, значительно превосходящими существующие аналоги по параметрам: коррозионной стойкости и регулируемой пористости в 2 и более раза; трещиностойкости в 1,5 раза и более; стойкости к термоудару в 1,3 раза и более.
В результате выполнения работы должны быть исследованы и оптимизированы технологические решения следующих процессов:
а) гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
б) изготовления наноструктурированных материалов на основе оксидов алюминия, модифицированных нанокластерами;
г) консолидации наноматериалов на основе синтезируемых наноструктурированных алюмооксидных порошков методами статического и импульсного прессования и высокотемпературного спекания.
Экспериментальные образцы наноструктурированного керамического материала на основе оксидов, модифицированных нанокластерами, должны обладать следующими свойствами:
- пористость, регулируемая от 0,5 до 30%;
- размер зерна нанокристалла, не более 100 нм ;
- трещиностойкость, не менее 7,3МПа*м1/2;
- стойкость к термоудару (ГОСТ Р 52542-2006), не менее 15 теплосмен;
- теплопроводность, не менее 40 Вт/м К.
Экспериментальные образцы наноструктурированных материалов для абразивной обработки должны обеспечить увеличение интенсивности съема материала не менее чем в 1,5 раза, уменьшение шероховатости в 3-5 раз, повышение стойкости инструмента до 3-х раз.
Экспериментальные образцы наноструктурированных материалов для литейных технологий должны обеспечить увеличение износостойкости покрытий в 2-3 раза, прочности на сжатие до 2-х раз.
Научная новизна проекта заключается в разработке нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий керамических алюмооксидных материалов, модифицированных нанокластерами, с
улучшенными физико-механическими свойствами.
Ожидаемые результаты исследований превосходят мировой уровень по научной новизне, что подразумевает защиту создаваемых в рамках проекта РИД.
Достижение заявленных результатов проекта будет обеспечено созданием экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, проведением его испытаний, выполнением запланированных экспериментальных исследований по заявленным направлениям, а также высокой квалификацией исполнителей проекта.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты работы будут положены в основу разработки опытно-промышленной технологии производства наноструктурированных порошков гидроксидов и оксидов алюминия и материалов на их основе. Для большой производительности разрабатывается модульная конструкция.
Область применения результатов проекта - химическая промышленность:
- в качестве катализаторов и носителей катализаторов, осушителей и т.д.;
- добавки к маслам (гидравлическое, автомобильное, трансмиссионное), консервационным составам и др.;
- защитные покрытия, фильтрующие материалы и нейтрализаторы выхлопных газов;
- абразивная обработка, литейные технологии, полимерные композиции, клеевые пасты, металлические сплавы и др.
Планируемые результаты реализации проекта будут способствовать повышению надежности, ресурсных характеристик функционирования оборудования и эксплуатации материалов, снижению энергозатрат, получению дополнительного экономического эффекта.

Текущие результаты проекта:
1.Разработана ЭКД и создан блок сушки наноструктурного бемита (БСНБ) для ЭСГТС наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
2. Разработаны научные и технологические принципы консолидации наноматериалов на основе синтезируемых порошков методами статического и импульсного прессования и высокотемпературного спекания.
3. Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий.
4. Исследованы закономерности влияния нанокластеров на средний размер частиц алюмооксидных порошков и структуру материалов на их основе.
5. Разработаны научные и технологические принципы получения наноструктурированных, материалов и изделий из них для абразивной обработки и для литейных технологий.
6. Разработаны технологические решения на изготовление наноструктурированных материалов на основе оксидов алюминия модифицированных нанокластерами.
7. Разработаны научные и технологические принципы получения наноструктурированных высоконаполненных полимерных термопластичных композиций, клеевых паст, наноструктурированных металлических сплавов и каталитических материалов.
8. Разработана ЭКД и создан блок измельчения наноструктурного бемита для ЭСГТС наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.