Регистрация / Вход
Прислать материал

14.583.21.0005

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.583.21.0005
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов"
Название доклада
Исследования и разработка технологий изготовления особоизносостойких материалов для производства высокоэффективного режущего и бурового инструмента
Докладчик
Поздняков Андрей Анатольевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Создание в России и республике Беларусь технологий и собственного производства наноструктурированных алмазных компактов и двухслойных алмазно-твердосплавных пластин (АТП) для изготовления особоизносостойкого высокоэффективного бурового и режущего инструмента для обработки материалов с экстремальными значениями твёрдости и прочности.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность проекта основана на том, что сейчас в России отсутствует собственное производство двухслойных алмазно-твердосплавных пластин (АТП), используемых в производстве особоизносостойкого режущего и бурового инструмента, а потребность в них удовлетворяется полностью за счёт импорта. Поэтому необходимо разработать собственную технологию получения алмазных компактов и двухслойных АТП.
Новизна заключается в том, что разрабатываемые технологии синтеза и взрывной консолидации нано- и микроалмазов, а также усовершенствование процесса изготовления АТП и алмазных компактов, позволят получать продукт в России и республике Беларусь, который сопоставим с современными мировыми аналогами
Описание исследования

Методология проведения работ включает:

- использование для получения компактов и двухслойных алмазно-твёрдосплавных пластин технологии компактирования с применением высоких давлений и температур;

- использование для формирования поликристаллического алмазного слоя АТП не только микрокристаллических порошков алмаза, но и наноалмазов детонационного синтеза;

- применение в качестве материала подложки вольфрамокобальтового твёрдого сплава, нанострутурированного путём использования в качестве структурирующего элемента наноалмазов детонационного синтеза;

- разработку нового уникального оборудования - аппарата высокого давления  новой конструкции, позволяющего получать за один цикл спекания несколько образцов АТП необходимого диаметра.

Результаты исследования

В процессе работы 2016 г. выполнены следующие работы:

- отработана технология изготовления АТП на аппаратах новой конструкции;

- изготовлена опытная партия АТП на наноструктурированных подложках с наноструктурированным режущем слоем;

- выполнено исследование структуры АТП на наноструктурированных подложках с наноструктурированным режущем слоем;

- разработаны программы и методики испытаний инструмента с применением разработанных АТП;

- изготовлены и испытаны образцы инструмента с применением разработанных АТП;

- проведено обобщение и оценка результатов исследований;

- проведена оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;

- разработан проект ТЗ на ОТР по разработке технологии опытно-промышленного производства  АТП;

- проведены дополнительные патентные исследования в соответствии с ГОСТ  Р15.011-96.

Иностранным партнёром (ГНПО ПМ, г. Минск, Республика Беларусь) проведены следующие исследования:

- разработана экологически чистая и высокопроизводительная технология очистки алмазосодержащей шихты;

- разработаны технологические процессы модифицирования поверхности наноалмазов;

- изготовлена опытная партия нано- и микропорошков алмазов для дальнейшей переработки в компакты и композиционные материалы;

- разработана технология импульсной консолидации нано- и микропорошков алмаза.

- изготовлены экспериментальные образцы компактов и исследованы их физико-механические свойства;

- изготовлены опытные образцы алмазного инструмента для бурения и режущих элементов на основе консолидированных микро- и нано- порошков алмазов и проведены их испытания

Основные характеристики созданной научной продукции.

На аппаратах новой конструкции изготовлена опытная партия АТП на наноструктурированных подложках с наноструктурированным режущем слоем в количестве 15 шт.  Выполнено исследование структуры материала подложки и режущего слоя АТП.

Сопоставление полученных результатов с аналогичными разработками мирового уровня

Характеристика

Производитель

Element Six

Zhengzhou LD Diamond Products Co.,Ltd

Разработанные по проекту

1

Геометрические размеры, мм

9 ÷ 19

9 ÷ 19

9 ÷ 20

2

Толщина алмазного слоя, мм

1,58 ÷ 1,85

1,8 ÷ 2,0

1,0 ÷ 3,0

4

Износостойкость, мг/кг

0,3

0,7

0,24

5

Трещиностойкость, К, МПа·м1/2

5,0

2,5 – 3

5 – 7

Проведённые иностранным партнёром (ГНПО ПМ, г. Минск, Республика Беларусь) работы по разработке экологически чистой и высокопроизводительной технология очистки алмазосодержащей шихты, а также технологии модифицирования поверхности наноалмазов, позволяют получать наноалмазы, пригодные для дальнейшей переработки в компакты и композиционные материалы. Изготовлена опытная партия высококачественных порошков нано и микро алмазов для дальнейшей переработки.

Практическая значимость исследования
Созданные материалы будут использованы для производства высокоэффективного инструмента для обработки, создаваемых для объектов техники новых поколений в авиакосмической, оборонной, машиностроительной и др. отраслях промышленности материалов с экстремальными значениями твёрдости и прочности, а также для создания бурового инструмента, предназначенного для бурения на нефть и газ, оснащения пил для распиловки природного камня (гранита, мрамора и др.), бетона, железобетона, древесных плит, керамики и пластмасс, а также для изготовления напайных и неперетачиваемых пластин лезвийного инструмента, применяемого при обработке цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов, а также фрез для горно-проходческих машин.
Основными потребителями разрабатываемых материалов и технологий в России будут производители бурового, камнеобрабатывающего и высокостойкого режущего инструмента. Это: Группа компаний
«Волгабурмаш», ОАО «Ярцевский машиностроительный завод», ОАО «ТЯЖПРЕССМАШ», Рязань.
В Белоруссии потребителями разработанных технологий будут: Микашевичский камнеобрабатывающий завод, Минский завод ОПЕК, БГП «Белтрансгаз», предприятия Белгеологии и др.