Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологий получения новых функциональных градиентных материалов, в том числе алмазосодержащих и дисперсно-упрочненных наночастицами, и освоение их производства.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.467.11.2003
Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС

Реализация совокупности взаимосвязанных проектов и мероприятий (опытно-конструкторские, технологические и экспериментальные разработки с участием молодых ученых, аспирантов и студентов; мероприятия по развитию приборной базы) с целью разработки и освоения прогрессивных технологий и оборудования по выпуску алмазного инструмента для стройиндустрии и камнеобработки; катодов-мишеней для технологий инженерии поверхности, а также изделий из керамики с улучшенными эксплуатационными характеристиками (прочности, твердости, трещиностойкости, жаростойкости, огнеупорности, термостойкости, износостойкости материалов, снижению коэффициента трения в зоне резания и парах трения) на базе функциональных градиентных материалов (ФГМ) – композиций с переменной по объему структурой, контролируемым профилем распределения одного или нескольких элементов (или фаз) и имеющих уникальные характеристики, не присущие однородным материалам.

Соисполнители

Организация
АО "Кермет"
Организация
ЗАО "НПО"МЕТАЛЛ"
Организация
ФГБОУ ВО "СамГТУ"
Организация
ИМЕТ РАН

Этапы проекта

1
03.10.2005 - 08.12.2005
В рамках мероприятия 1.7 проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и коммерческих предложений фирм - разработчиков современного оборудования. Приобретено и введено в эксплуатацию новое оборудование.
В рамках мероприятия 1.9 проведен анализ литературы и выбраны направления НИР. Выполнены комплексные исследования силами молодых ученых по следующим основным направлениям: исследованы дисперсно-упрочненные связки для алмазного инструмента; разработаны новые составы ФГМ- мишеней для магнетронного нанесения наноструктурных покрытий различного назначения и исследованы их состав, структура и свойства; исследованы физико-химические и механические свойства высокотемпературных керамик из ФГМ - огнеупорных материалов, исследование состава, структуры и свойств нанопорошков, получаемых по азидной и плазмохимической технологиям; получены нанопорошки металлов и тугоплавких соединений.
В рамках мероприятия 1.10 проведен конкурс научно-исследовательских работ студентов старших курсов. Подведены итоги конкурсов. Поддержаны научно-исследовательские работы и научные проекты победителей конкурсов. В рамках мероприятия 2.2 определены составы и режимы изготовления сегментов с дисперсно-упрочненной связкой. Подготовлена технологическая инструкция (ТИ) на процесс получения новых алмазосодержащих ФГМ с учетом введения нанодобавок в порошковые смеси связок алмазного инструмента. Оптимизированы технологические режимы получения алмазных сегментов с дисперсно-упрочненной связкой, а также дисков и сверл. Оформлена и зарегистрирована техническая документация.
В рамках мероприятия 2.3 проведен анализ источников информации по рынкам алмазного инструмента в области стройиндустрии (обзоры по строительству из монолитного железобетона, государственные программы ремонта ВВП аэродромов и шоссейных дорог в РФ и др.) и промышленности строительных материалов (отраслевые обзоры по добыче и обработке натурального камня). Проведено описание инвестиционного бизнес-процесса по модернизации существующего производства алмазного инструмента в его основных составляющих (технологических; финансовых; организационных). В рамках мероприятия 2.10 проведен патентный поиск, определена патентоспособность и рыночная стоимость интеллектуальной собственности, созданной в ходе выполнения проекта. Зарегистрированы Ноу-хау, подготовлены заявки на патенты.
Развернуть
2
01.01.2006 - 31.05.2006
В рамках мероприятия 1.7 проведён анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и коммерческих предложений фирм - разработчиков современного оборудования, относящихся к разрабатываемой теме. Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование, проведены контрольные испытания на стандартных образцах.
В рамках мероприятия 1.9 проведены комплексные исследования по НИР: Исследованы дисперсно-упрочненные связки для алмазного инструмента.
Разработаны новые составы ФГМ- мишеней для магнетронного нанесения наноструктурных покрытий различного назначения, исследованы состав, структура и свойства покрытий.
В рамках мероприятия 1.10 проведена НИР по теме проекта с участием студентов и аспирантов, прошедших конкурсный отбор.
Проведён конкурс научно-исследовательских работ студентов старших курсов. Подведены итоги конкурсов.
В рамках мероприятия 2.2 проведены производственные испытания алмазного инструмента. По итогам испытаний разработаны технологические рекомендации по оптимизации режимов синтеза алмазосодержащих ФГМ различного состава. Проведена экспериментальная проверка и уточнены технологические режимы синтеза алмазосодержащих ФГМ. Изготовлены опытные образцы алмазного режущего инструмента, Применена технология электроискрового легирования (ЗИЛ) с использованием СВС- электродных материалов, модифицированных наночастицами 2Ю2, N00, , АЬОзСС-Со, для упрочнения корпусов отрезных алмазных сегментных кругов и сверл и повышения ресурса их работы. Проведены опытно-промышленные испытания сегментных кругов и сверл с упрочненным корпусом.
Разработаны технические условия на нанопорошки нитридов В13Ы4, ВЫ, синтезированных по азидной технологии. Отработаны технологические режимы плазмохимического синтеза нанопорошков карбида вольфрама и шихты карбид вольфрама- кобальт. Разработано 6 технических условий на получение нанопорошков по плазмохимической и азидной технологии.
В рамках мероприятия 2.3 подобрана и проанализирована маркетинговая информация по рынкам сбыта продукции и конкуренции на них. Проведён анализ источников представительной информации по рынкам производства огнеупорных тиглей для сплавов медицинского назначения. Проведено описание инвестиционного бизнеса - процесса по модернизации существующего производства огнеупорных тиглей в его основных составляющих: технологических; финансовых; организационных. Проведено математическое моделирование финансовых потоков по инвестициям, доходам и затратам с целью подборки параметров, обеспечивающих экономическую целесообразность проекта.
В рамках мероприятия 2.10 проведен патентный поиск, определена патентоспособность интеллектуальной собственности, созданной в ходе выполнения проекта.
Развернуть
3
01.06.2006 - 31.10.2006
Более полную информацию см. в прикрепленном файле

Отчет включает результаты работ по пяти направлениям:
- исследование функционально-градиентных и дисперсно-упрочненных материалов для алмазного инструмента.
- разработка новых составов ФГМ- мишеней для магнетронного нанесения наноструктурных покрытий различного назначения и исследование состава, структуры и свойств покрытий
- исследование физико-химических и механических свойств высокотемпературных керамик из функционально-градиентных огнеупорных материалов
- исследование состава структуры и свойств нанопорошков получаемых по азидной технологии.
- получение нанопорошков металлов и тугоплавких соединений.
Новизна, выполняемого проекта заключается в том, что ФГМ – подход позволяет сконструировать и синтезировать материалы с переменной по объему структурой, контролируемым профилем распределения одного или нескольких элементов, имеющих благодаря этому уникальные служебные характеристики, неприсущие однородным материалам.
К функционально-градиентным материалам сегодня относят:
- объемные материалы с плавно меняющейся концентрацией компонентов, т.е. с отсутствием резкой границы раздела между областями с различными свойствами;
- объемные слоистые материалы и покрытия с переменным химическим и/или фазовым составом;
- объемные материалы и покрытия, однородные по химическому составу, но с изменяющейся макро- или микроструктурой;
- анизотропные наноструктурные тонкие пленки.
В современном материаловедении разработаны эффективные технологии получения ФГМ, такие как самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), горячее прессование, ионно-плазменное напыление, электроискровое импульсное легирование и др. До настоящего времени российские ученые сохраняют за собой приоритет в указанных технологиях и опережают другие страны в материаловедческом осмыслении их возможностей. Использование нанопорошков в качестве легирующих добавок для модифицирования и дисперсионного упрочнения различных сплавов является одним из приоритетных направлений. Создание функциональных градиентных материалов, легированных нанопорошками является чрезвычайно перспективным, интенсивно развивающимся в настоящее время направлением, позволяющим резко повысить их эксплуатационные свойства.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.7 Развитие приборной базы научных организаций и вузов в целях опережающего развития материальной базы научных исследований
Тема
Разработка технологий получения новых функциональных градиентных материалов, в том числе алмазосодержащих и дисперсно-упрочненных наночастицами, и освоение их производства
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
80 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка перспективных технологий получения нового поколения металлических материалов, в том числе для суперсверхкритических параметров пара, и освоение их производства для оборудования ведущих отраслей экономики Российской Федерации
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
55 млн
Количество заявок
3
Тема
Создание многослойных и градиентных термически стабильных покрытий в едином технологическом цикле.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 11 мес.
Бюджетные средства
13,3 млн
Количество заявок
2
Тема
Создание новых огнеупорных термостойких металлоустойчивых керамических и композиционных материалов для защиты металлургического оборудования
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологии и выпуск опытной партии модифицированного фторопласта-4 с повышенной износостойкостью (до 103 раз, по сравнению с исходным материалом).
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
22 млн
Количество заявок
1