Разработка технологии синтеза и обработки наноструктурированных композиционных материалов на основе диоксида циркония и выпуск опытных партии деталей триботехнического назначения.
Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.523.12.3018
Организация
ИМАШ РАН
Руководитель работ
Алисин Валерий Васильевич
Продолжительность работ
2008 - 2009, 15 мес.
Бюджетные средства
93 млн
Внебюджетные средства
42,86 млн
Конкурс
Разработка технологии синтеза и обработки наноструктурированных композиционных материалов на основе диоксида циркония и выпуск опытных партии деталей триботехнического назначения.
Разработка технологии синтеза и механической обработки наноструктурированных кристаллов на основе частично стабилизированного диоксида циркония и выпуск опытных партии изделий для медицинского инструмента и деталей машиностроительного назначения.
Соисполнители
Организация
АО "ОНПП "Технология" им. А.Г. Ромашина
Организация
ООО Многопрофильное предприятие "РИТМ-5""
Организация
ООО НПЦ "ГРАНЬ"
Организация
ООО "Фианит"
Организация
ИОФ РАН
Этапы проекта
1
15.08.2008 - 05.12.2008
Выполнен анализ вариантов разработки и научно обоснован выбора тех-нологических процессов (ТП) процессов производства наноструктурирован-ного порошка и кристаллов ЧСЦ, изделий из них. в том числе:
- технологии синтеза наноструктурированных кристаллов ЧСЦ;
-технологии механической обработки наноструктурированных кристаллов ЧСЦ для изготовления лезвий скальпеля
- технология механической обработки наноструктурированных кристаллов ЧСЦ для изготовления волоков –заготовок.;
- технология получения наноструктурированных порошков ЧСЦ;
- технология получения керамических материалов из наноструктурирован-ных порошков ЧСЦ для изготовления волоков-заготовок.
На основе всестороннего изучения характеристик кристаллов ЧСЦ установ-лено, что для серийного производства изделий триботехнического назначе-ния целесообразно использовать кристаллы ЧСЦс содержанием стабилизи-рующей добавки в количестве (2,8 -3) мол.% Y2O3 легированные
CeO2+Er2O3, которые по результатам испытаний характеризуютмся следую-щими показателями: критический коэффициент интенсивности напряжений (трещиностойкость), К1С = 12-14 (МПа*м0,5) ; предел прочности при изгибе, ?m =1000 (МПа); коэффициент трения при трении без смазки по стали f = 0,20-0,24; интенсивность изнашивания при трении без смазки по стали (p = 5 МПа, v = 2м/с) I = (1,6-2)*10-9 , что удовлетворяет требованиям техническо-го задания.
Синтезированы экспериментальные образцы наноструктурированных кри-сталлов и нанопорошков ЧСЦ, созданы макетные образцы волоков -заготовок, втулок подшипников и лезвий скальпелей из кристалловЧСЦ, ру-чек и защитных колпачков для скальпелей с литерой «Т», оформлен техниче-ский проект ОТИ1355. На экспериментальных образцах наноструктуриро-ванных порошков проведены исследовательские испытания по программе ПМ-П. Порошки получены методом химического осаждения из растворов солей, агломераты с размером не более 1-2 мкм состоят из кристаллитов размером 25-40 нм. Результаты испытаний показывают соответствие свойств порошка требованиям технического задания. Выполнен проект и изготовлена технологическая оснастка.
Разработаны программы и методики лабораторных испытаний материалов на основе диоксида циркония на: трение и износ; трещиностойкость; прочность на изгиб; испытаний на трение и износ макетных образцов втулок подшип-ников. Научный уровень разработок соответствует мировому уровню.
Разработана предварительная технологическая документация (ТД), про-граммы и методики (ПМ) исследовательских испытаний экспериментальных партий кристаллов и наноструктурированных порошков ЧСЦ.
Проведены предварительные патентные исследования
- технологии синтеза наноструктурированных кристаллов ЧСЦ;
-технологии механической обработки наноструктурированных кристаллов ЧСЦ для изготовления лезвий скальпеля
- технология механической обработки наноструктурированных кристаллов ЧСЦ для изготовления волоков –заготовок.;
- технология получения наноструктурированных порошков ЧСЦ;
- технология получения керамических материалов из наноструктурирован-ных порошков ЧСЦ для изготовления волоков-заготовок.
На основе всестороннего изучения характеристик кристаллов ЧСЦ установ-лено, что для серийного производства изделий триботехнического назначе-ния целесообразно использовать кристаллы ЧСЦс содержанием стабилизи-рующей добавки в количестве (2,8 -3) мол.% Y2O3 легированные
CeO2+Er2O3, которые по результатам испытаний характеризуютмся следую-щими показателями: критический коэффициент интенсивности напряжений (трещиностойкость), К1С = 12-14 (МПа*м0,5) ; предел прочности при изгибе, ?m =1000 (МПа); коэффициент трения при трении без смазки по стали f = 0,20-0,24; интенсивность изнашивания при трении без смазки по стали (p = 5 МПа, v = 2м/с) I = (1,6-2)*10-9 , что удовлетворяет требованиям техническо-го задания.
Синтезированы экспериментальные образцы наноструктурированных кри-сталлов и нанопорошков ЧСЦ, созданы макетные образцы волоков -заготовок, втулок подшипников и лезвий скальпелей из кристалловЧСЦ, ру-чек и защитных колпачков для скальпелей с литерой «Т», оформлен техниче-ский проект ОТИ1355. На экспериментальных образцах наноструктуриро-ванных порошков проведены исследовательские испытания по программе ПМ-П. Порошки получены методом химического осаждения из растворов солей, агломераты с размером не более 1-2 мкм состоят из кристаллитов размером 25-40 нм. Результаты испытаний показывают соответствие свойств порошка требованиям технического задания. Выполнен проект и изготовлена технологическая оснастка.
Разработаны программы и методики лабораторных испытаний материалов на основе диоксида циркония на: трение и износ; трещиностойкость; прочность на изгиб; испытаний на трение и износ макетных образцов втулок подшип-ников. Научный уровень разработок соответствует мировому уровню.
Разработана предварительная технологическая документация (ТД), про-граммы и методики (ПМ) исследовательских испытаний экспериментальных партий кристаллов и наноструктурированных порошков ЧСЦ.
Проведены предварительные патентные исследования
2
01.01.2009 - 31.05.2009
Разработка документации технического проекта изготовления из наноструктурных керамик и кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония (ЧСЦ) следующих износостойких изделий: волок – заготовка, втулка подшипника, макетные образцы, которых изготовлены и испытаны по разработанным программам и методикам. Выполнены работы по модернизации производственного участка синтеза кристаллов ЧСЦ, режимы производственного процесса позволяют приступить к систематическому выпуску продукции. Выполнены работы по подготовке производства опытной партии скальпелей разных типоразмеров из кристаллов ЧСЦ; выполнены патентные исследования.
3
01.06.2009 - 30.11.2009
Разработаны комплекты рабочей конструкторской и технологической документации на изделия: волоки-заготовки, втулки подшипников, скальпели; программы и методики предварительных и приемочных испытаний. Изготовлены наноструктурированные керамики и кристаллы ЧСЦ и опытные партии изделий из них. Проведены приемочные испытания изделий, квалификационные испытания, сертификация продукции;выполнены патентные исследования.
Программа
Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"
Программное мероприятие
2.3 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустрии наносистем
Разработка технологий синтеза 2D/ЗD наноструктурированных покрытий, наноструктур и материалов для деталей машиностроительного назначения на основе соединений титана, никеля, углерода, алюминия
профинансировано
Функциональные керамические и композиционные материалы 1. Разработка технологических основ формирования износостойких покрытий с наночастицами алмаза. 2. Исследование морфологических характеристик и химического состава поверхности керамических кальций-фосфатных покрытий на титане ВТ 1-0 медицинского назначения. 3. Исследование структуры нитридов циркония. 4. Исследование свойств и принципов структурирования мезопористых материалов на основе оксида алюминия. 5. Исследование структуры и свойств порошков и тонких пленок на основе диоксида титана. 6. Механическая и лучевая прочность лазерных наноструктурированных керамик на основе CaF2. 7. Получение и исследование физико-химических свойств тонких нанокристаллических пленок TiO2 на проводящих подложках. 8. Ионная подвижность в фосфатах со структурой NASICON и твердых полимерных электролитах. 9. Структура нанокристаллических порошков оксидов металлов и керамики на их основе для атомной энергетики. 10. Синтез гетероструктур на основе пленок ниобата лити
профинансировано
Разработка технологии механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов для авиационного двигателестроения на основе определения рациональных режимов резания и выбора эффективного инструмента
Продолжительность работ
2014 - 2015, 12 мес.
Бюджетные средства
21,75 млн
профинансировано
Теория управляемого синтеза наноструктурированных композиционных материалов на основе диоксида титана, легированного редкоземельными металлами, и ЦТС-керамики
профинансировано
Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области технических наук: 1. Формирование структуры и свойств медных сплавов в условиях внешних воздействий на кристаллизующийся расплав; 2. Исследование изменения структурно-фазового состояния конструкционных сталей при интенсивной пластической деформации и термической обработке; 3. Исследование состава, структуры и свойств сплавов коронок рыхлителей, эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера; 4. Разработка полимерных нанокомпозитов триботехнического назначения; 5. Разработка теоретических и технологических основ получения керамических литейных форм с использованием нового метода электрофоретического формообразования; 6. Высоконаполненные полимерные материалы на основе политетрафторэтилена триботехнического назначения; 7. Диспергирование диоксида циркония импульсным лазерным излучением; 8. Формирование электроискровых покрытий на WC-Co твердых сплавах; 9. Дериватографические исследования образцов из непрерывнолитых и деформированных сталей. Исследование режимов нагрева для определения температуры наиболее интенсивного формирования оксидов железа; 10. Определение структурных особенностей материалов акустическими методами
Продолжительность работ
2009, 3 мес.
Бюджетные средства
2,1 млн
профинансировано