Соглашение № 14.578.21.0025

<Номер постера>
14.578.21.0025
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Индустрия наносистем
Тема: Разработка и совершенствование способов получения высокопрочных легких сплавов и металломатричных нанокомпозитов
с повышенными эксплуатационными характеристиками
Соглашение № 14.578.21.0025
на период 2014-2016 гг.
Руководитель проекта: заведующий лабораторией, д.ф.-м.н., профессор
Ворожцов Александр Борисович
Получатель субсидии: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Цели и задачи проекта
Цель проекта - разработка научно-технологического задела в виде комплекса наукоемких технологий для алюминиевого и магниевого литья с
целью получения высокопрочных легких сплавов и металломатричных нанокомпозитов с повышенными эксплуатационными свойствами.
Задачи
Одной из основных идей проекта является равномерное распределение твердых, относительно нейтральных наночастиц/волокон в матрице
алюминиевого (магниевого) сплава с целью значительного улучшения свойств материала. Это новое научно-техническое направление достаточно
мало описано в современной литературе и слабо реализовано. В проекте предусматривается оригинальная разработка новых технологий обработки
жидких металлов при помощи внешних полей. Эти технологии позволят коренным образом изменить подход к управлению микроструктурой
металлических сплавов и композитов.
Ожидаемые результаты проекта
Металломатричные композиты (ММК) на основе алюминия и магния,
упрочненные неметаллическими наночастицами на сегодняшний день
вызывают большой интерес в различных областях техники благодаря
высокой удельной прочности, твердости, износостойкости и др.
В конструкции самолета Боинг 787 металломатричные композиты
составляют 50% по массе от всех применяемых материалов.
Применение композитов позволило снизить массу самолета на 30%.
Ожидаемое улучшение свойств легких сплавов и их нанокомпозитов,
полученных в рамках проекта (предел прочности, пластичность,
рабочая температура) составит 25-30%, кроме того, будут улучшены и
другие эксплуатационные свойства, в частности работоспособность с
сохранением улучшенных физико-механических свойств при
повышенных до 300°C температурах, улучшенная теплопроводность
алюминиевых сплавов и т.д. Производство легких материалов с таким
широким спектром улучшенных свойств обеспечит возможность
использования новых конструкций и элементов с повышенным запасом
прочности, существенно повышающих энергоэффективность (снижение
веса конструкций транспортных средств, снижение материалоемкости
при производстве и т.п.).
Путем введения
оптимизированных составов
лигатур в расплавы алюминия и
магния будет достигнуто
измельчение структуры
металлов за счет
контролируемого содержания
центров кристаллизации.
Перспективы практического использования
Преимуществом разрабатываемых способов получения
высокопрочных легких сплавов является возможность их
использования в литейных технологиях. Это значительно
расширяет номенклатуру изделий, которые могут быть получены
с применением новых металломатричных композиционных
сплавов. Прежде всего это детали самолетов и вертолетов, части
ракетной техники (корпуса ракет), обтекатели, топливные и
кислородные баки, корпуса приборов, различные рычагов,
детали машин и механизмов.
Внедрение результатов исследовательской работы
30 см
Бокс для размещения электрического оборудования на
космическом аппарате
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
1. Разработаны мультимасштабные, мультифизические модели, описывающие физические явления, происходящие в процессе кристаллизации под
действием внешних полей.
2. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов легких металломатричных нанокомпозитов и
наноструктурных лигатур.
3. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов легких сплавов.
4. Проведены маркетинговые исследования по наноразмерным модификаторам (упрочнителям), наноструктурным лигатурам.
5. Разработан проект бизнес-плана.
6. Подготовлено и запущено опытное производство наноразмерных модифицирующих и упрочняющих добавок и наноструктурных лигатур.
7. Разработан лабораторный регламент получения легких металломатричных нанокомпозитов и наноструктурных лигатур.
8. Получены 4 состава легких металломатричных нанокомпозитов и наноструктурных лигатур.
9. Проведены экспериментальные исследования структуры и определены физико-механических свойства легких металломатричных нанокомпозитов и
наноструктурных лигатур.
10. Проведена обработка и интерпретация результатов экспериментальных исследований по изучению структуры и определению комплекса физикомеханических свойств легких металломатричных нанокомпозитов и наноструктурных лигатур.
Партнеры проекта
Индустриальный партнер – ООО «Алюминиевые композиты» (ООО «АлКом»)
В ходе выполнения работ по соглашению № 14.578.21.0025, за счет средств Индустриального партнера была проведена закупка
следующего оборудования: печь тигельная электросопротивления с двумя графитовыми и одним стальным тиглями, печь плавильная
индукционная, генератор УЗГ с волноводом, магнитострикционный преобразователь.
Соисполнитель проекта – ООО «Нанокерамика»
Основная роль соисполнителя по проекту заключается в оптимизации метода горячего прессования для синтеза металломатричных
композиционных материалов и наноструктурных лигатур.
14.578.21.0025
<Номер постера>