Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание и модифицирование методами импульсных физических воздействий композиционных керамических наноструктур на основе диоксида циркония

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0811
Организация
ФГАОУ ВО НИ ТПУ
Руководитель работ
Суржиков Анатолий Петрович

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Гынгазов Сергей Анатольевич

Этапы проекта

1
24.04.2010 - 30.06.2010
Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации по теме проекта, составлен аналитический обзор по состоянию исследований в области получения циркониевой композиционной нанокерамики в РФ и за рубежом. В обзоре рассмотрены методы получения и компактирования нанопорошков, спекания нанокерамики, а также модифицирования нанокерамических структур.
Для решения проблем получения композиционной нанокерамики с высокими эксплуатационными характеристиками в проекте выбрано и научно обосновано направление исследований, основанное на использовании в технологическом процессе высокоинтенсивных импульсных физических воздействий. К таким воздействиям относятся магнитно-импульсное прессование компактов из ультрадисперсных порошков, активированное спекание в СВЧ полях, модифицирование керамических структур с помощью концентрированных потоков заряженных частиц.
Отличительной особенностью предложенных решений является использование на каждом из этапов технологического цикла керамического производства высокоинтенсивных воздействий, которые в своей совокупности позволят решить проблему получения высокопрочной композиционной нанокерамики. Такой подход реализуется впервые в мировой практике.
Начаты работы по разработке метода двустороннего магнитно-импульсного прессования. Для изготовления пресса с требуемыми технологическими параметрами проведено компьютерное моделирование магнитных полей, обеспечивающих режим двустороннего магнитно-импульсного компактирования, позволяющий получать порошковые компакты с плотностью на уровне (0.6-0.7) от теоретической.
Проведен маркетинговый анализ по тематике проекта. Показано, что в обществе существует высокая потребность в изделиях из высокопрочной корундо-циркониевой нанокерамики. Имеются большие перспективы в развитии производства и рынка сбыта композиционной нанокерамики в России и за рубежом.
Результаты выполненного этапа НИР внедрены в учебный процесс в виде разделов лекционных курсов «Нанотехнологии в электротехнике», «Наноструктурированная физика твердого тела» для студентов направления «Энергетика и электротехника» и «Наноматериалы и нанотехнологии».
Работы по первому этапу проведены в полном соответствии с техническим заданием. Заданные показатели и индикаторы выполнены.
Развернуть
2
01.07.2010 - 10.12.2010
2.1. Моделирование механических напряжений в двустороннем магнитно-импульсном прессе.
2.2. Рекомендации по технологии магнитно-импульсного прессования, основанные на данных компьютерного моделирования.
2.3. Проведение патентных исследований по ГОСТ Р 15.011-96.

2.4. Моделирование магнитных полей и механических напряжений в радиальном магнитно-импульсном прессе.
Развернуть
3
01.01.2011 - 30.06.2011
3.1. Оптимизация конструкции радиального и двустороннего магнитно-импульсных прессов.
3.2. Изучение процессов магнитно-импульсного компактирования оксидных нанопорошков в зависимости от вида и режимов прессования.
3.3. Исследование методами дилатометрии эффективности различных способов компактирования оксидных порошков.
Развернуть
4
01.07.2011 - 10.12.2011
4.1. Изучение процессов консолидации КЦ-нанокерамики при микроволновом воздействии и установление различий с традиционным термическим отжигом в интервале температур спекания 1200…1600 0С.
4.2. Разработка оптимальных режимов технологии получения КЦ-нанокерамики со средним размером зерен около 150 нм и изготовление опытной партии.
4.3. Получение при оптимальных параметрах МИ-компактирования партии пресс-образцов с различной пористостью в пределах (2-40) %.
Развернуть
5
01.01.2012 - 30.06.2012
5.1. Отработка методики воздействия на КЦ-нанокерамику импульсных сильноточных пучков. низкоэнергетических электронов и ионов 5.2. Установление природы эффектов радиационного модифицирования КЦ-нанокерамики высокоинтенсивными пучками низкоэнергетических электронов.
5.3. Исследование методами РФА и электронной микроскопии структуры и фазового состава КЦ-керамики, имеющей различную пористость до и после радиационной обработки.
5.4. Установление взаимосвязи упругих характеристик, микротвердости, нанотвердости и трещиностойкости с размером зерен для КЦ-нанокерамики до и после радиационной обработки электронными и ионными пучками.
5.5. Исследование термостимулированных фазовых переходов в КЦ-керамике с различным размером зерен методами ДСК и дилатометрии.
Развернуть
6
01.07.2012 - 05.11.2012
6.1. Обобщение результатов предыдущих этапов работ и построение физических моделей формирования композиционных керамических наноструктур, основанных на использовании высокоинтенсивных импульсных воздействий.
6.2. Оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
6.3. Оценка возможности создания конкурентноспособного режущего инструмента из композиционной КЦ-нанокерамики, подверженной радиационной обработке и разработка рекомендаций по использованию результатов проведенных НИР, включая предложения по коммерциализации.
6.4. Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
6.5. Разработка технологической схемы производства КЦ-нанокерамики с использованием высокоинтенсивных физических воздействий.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
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
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 16 мес.
Бюджетные средства
4,66 млн
Организация
ИОФ РАН
профинансировано
Тема
Разработка технологии синтеза и обработки наноструктурированных композиционных материалов на основе диоксида циркония и выпуск опытных партии деталей триботехнического назначения.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 15 мес.
Бюджетные средства
100 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка высокотехнологичного электрохирургического инструментария на основе наноструктурированного диоксида циркония в комплекте со специализированными высокочастотными генераторами.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 17 мес.
Бюджетные средства
98,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Отработка научных основ технологии формирования биосовместимых керамических и композиционных материалов для медицины
Продолжительность работ
2007 - 2008, 19 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
11
Тема
Конструкционные наноструктурированные керамические и композиционные материалы для работы в экстремальных условиях эксплуатации
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
38
Тема
Разработка технологии и создание оборудования для производства керамических и композиционных покрытий
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
75 млн
Количество заявок
3