14.583.21.0005

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 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

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.

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, К1с, 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.

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.