Логин:
Пароль:

Работа №1430
Название работы
Разработка научных основ и технологий создания неорганических нано- и субмикронных порошков, функциональных наноструктурных металлических и неметаллических неорганических пленок и покрытий
Автор работы
Ивонин Иван Варфоломеевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2009-06-15 2011-08-15
Аннотация
Целью выполнения НИР является разработка научных основ и технологий создания неорганических нано- и субмикронных порошков, функциональных наноструктурных металлических и неметаллических неорганических пленок. Выполнение НИР должно обеспечивать достижение научных результатов мирового уровня, подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов. НИР должна выполняться с использованием современных материально-технической базы и методик и обеспечивать получение актуальных результатов. Для достижения заявленной цели проекта будут решены следующие научно-технические задачи: Задача 1. Разработка и реализация серийного производства неорганических и органических нано- и субмикронных порошков и материалов на их основе пневмоциркуляционными методами с применением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Разработанная научно-техническая прдукция может быть использована в производствах, связанных с получением и переработкой порошковых материалов. Задача 2. Разработка научных основ технологических процессов создания нанокомпозитных градиентно-слоистых многофункциональных пленок и покрытий с использованием вакуумных методов. Область применения способа формирования поверхностных сплавов нанесением металлических пленок с последующим их вплавлением в основу электронным пучком охватывает практически все области производства. Задача 3. Технологии формирования функциональных наноструктурных неметаллических неорганических покрытий под действием высокоэнергетических потоков, локализованных в нанослоях на границе раздела фаз с использованием электрохимических методов. Области применения получаемых покрытий: нефте- и угледобывающая промышленность, машиностроение, электроника, металлургия, легкая промышленность, строительство, медицина. Результаты НИР должны быть внедрены в образовательный процесс для подготовки квалифицированных кадров для реального сектора экономики.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Федеральное агентство по науке и инновациям Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Проведены патентные исследования и поставлены методики проведения экспериментальных исследований по изучению процессов получения нано- и субмикронных фракций методами аэромеханики. Проведены патентные исследования, выполнено теоретическое моделирование начальных физических и химических процессов при формировании на границе раздела фаз наноструктурных, неметаллических, неорганических покрытий под действием токов высокой плотности. Разработаны экспериментальные методики исследования процессов получения нано- и субмикронных фракций методами аэромеханики. Проведены исследования создания многоэлементных нанокомпозитных сверхтвердых покрытий на основе Ti-Si-Al-N, Ti-B-Al-N и Ti-B-Cr-N различного состава совмещенным магнетронным и вакуумно-дуговым методом при различных условиях синтеза (температура, отрицательное смещение на подложке, обработка низкоэнергетическими тонами азота от независимого источника газовых ионов). Соисполнителем - ИСЭ СО РАН - выполнено исследование параметров плазмы (концентрация ионов, электронная температура, потенциал плазмы и плавающий потенциал), генерируемой при вакуумном дуговом испарении и при магнетронном распылении (в том числе, несбалансированном и импульсном сильноточном) катодов сложного состава(Ti-Si, Al-Si) в зависимости от характеристик разряда(ток, напряжение, давление и состав рабочего газа). Разработан алгоритм и создана программа расчетов температурных полей для систем пленка-подложка, облучаемых интенсивным импульсным электронным пучком. Проведено теоретическое моделирование начальных физических и химических процессов при формировании на границе раздела фаз наноструктурных, неметаллических, неорганических покрытий под действием токов высокой плотности.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050403 Дата регистрации ИК: 2010-01-21
Промежуточный реферат №2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Основным направлением развития современной науки и техники в области получения новых материалов является переход к частицам нанометрового масштаба. Уменьшение размера составляющих материал структур приводит к появлению новых уникальных физических, химических и др. свойств, которые могут использоваться в самых различных областях промышленности.Улучшение физико-механических характеристик композиционных и керамических материалов осуществляется путем уменьшения размеров частиц компонентов и структурных элементов (до субмикронных и наноразмерных) с уменьшением ширины диапазона их размеров. Результаты патентных исследований свидетельствуют о том, что разработкой оборудования для получения и переработки тонких порошков,способов и устройств синтеза новых материалов занимается неширокий круг стран - Япония, США, страны ЕС. Что касается разработки способов и устройств высокотемпературного синтеза, то ведущей страной является Россия. Выявлены основные тенденции, направленные на на улучшение потребительских свойств и повышение технико-экономических показателей.Из сложившейся патентной ситуации в России следует, что объект исследования данной разработки обладает несомненным конкурентным преимуществом внутри страны.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050404 Дата регистрации ИК: 2010-01-21
Промежуточный реферат №3
Разработаны экспериментальные стенды, получены ультра- и нанодисперсные частицы порошков оксида алюминия, диоксида циркония, кремния и нитрида кремния, определены их структурные и физико-химические свойства. Методами растровой и трансмиссионной электронной микроскопии, рентгене структурного анализа, измерения микро и нанотвердости исследовано фазово-структурное и упруго-напряженное состояние многоэлементных нанокомпозитных сверхтвердых покрытий в зависимости от условий получения и механизма их роста, исследован уровень локальных внутренних напряжений в нан о структурных покрытиях. Соисполнителем - ИСЭ СО РАН - выполнено исследование влияния условий осаждения (плотность потока ионов и атомов и их энергия, температура подложки) в зависимости от параметров плазмы в промежутке катод-подложка, с одной стороны, и напряжением смещения, подаваемым на подложку, с другой стороны Выполнено моделирование температурных полей для системы медь-никель при разных толщинах напыленных нано-и микропленок и разных режимах облучения системы пленка-подложка. Разработаны методы нанесения функциональных нан о структурных неметаллических неорганических покрытий, методики подготовки образцов. Выбраны электрохимические системы и режимы для нанесения нан о структурных неметаллических неорганических покрытий для исследований. Подготовлена лабораторная партия образцов с аморфным, наноструктурным и субмикронным строением, неметаллическим неорганическим составом покрытий, содержащим оксиды смеси оксидов алюминия, титана, циркония, марганца, кремния, гидрооксиапатита.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201050410 Дата регистрации ИК: 2010-01-21
Промежуточный реферат №4
Отработаны технологии получения и определены структурные и физико-химические свойства субмикронных и наноразмерных частиц порошков оксида алюминия, диоксида циркония, кремния и нитрида кремния. Выполнены комплектация, монтаж, испытания и доводка экспериментальных стендов. Методами растровой и трансмиссионной электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, измерения микро и нанотвердости проведено исследование фазово-структурного и упруго-напряженного состояния полученных покрытий в зависимости от условий получения и механизма их роста. Выполнено исследование термической стабильности микроструктуры и прочностных свойств нанокомпозитных сверхтвердых покрытий на основе Ti-Al-Si-N в зависимости от их состава, условий и механизма их роста. Проведено исследование влияния условий осаждения (плотность потока ионов и атомов и их энергия, температура подложки) в зависимости от параметров плазмы в промежутке катод-подложка, с одной стороны, и напряжением смещения, подаваемым на подложку, с другой стороны. Выполнено моделирование температурных полей для системы медь-никель при разных толщинах напыленных нано- и микропленок и разных режимах облучения системы пленка-подложка (cоисполнитель - ИСЭ СО РАН). Разработаны методы нанесения функциональных наноструктурных неметаллических неорганических покрытий, а именно: методы и методики подготовки образцов, электрохимические системы и режимы для нанесения наноструктурных, неметаллических, неорганических покрытий для исследований. Разработаны блок-схемы и электронные схемы поляризующей (силовой) части информационно-измерительного комплекса для обеспечения локализации высокоэнергетического воздействия на границе раздела фаз путем пропускания импульсных токов высокой плотности.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201055310 Дата регистрации ИК: 2010-07-13
Промежуточный реферат №5
Объектом данной работы являются неорганические нано- и субмикронные порошки, функциональные наноструктурные металлические и неметаллические неорганические пленки. Целью данной работы является разработка научных основ и технологий создания неорганических нано- и субмикронных порошков, функциональных наноструктурных металлических и неметаллических неорганических пленок. Получена партия лабораторных нанопорошков оксида алюминия, диоксида циркония, кремния и нитрида кремния. Исследованы фазово-структурные и упруго-напряженные состояния нанокомпозитных градиентных покрытий на основе и Ti-B-Si-N различного состава, полученных методами реактивного магнетронного распыления различных мишеней в условиях обработки поверхности высокоэнергетическими ионами. Исследована зависимость адгезии и твердости нанокристаллических нитридных покрытий Ti-Si-N и Al-Si-N, нанесенных на различные подложки, от величины и времени импульсного отрицательного смещения, подаваемого на обрабатываемые образцы. Сопоставлены регистрируемые параметры с эволюцией структуры и химического состава поверхностного слоя. Изготовлены и обработаны образцы в соответствии с выбранными оптимальными режимами для формирования поверхностного сплава толщиной 1-10 мкм, путем жидкофазного перемешивания нанесенной нанопленки с подложкой. Исследованы фазово-структурные и упруго-напряженные состояния нанокомпозитных градиентных покрытий на основе Ti-Al-Si-N различного состава, полученные методами реактивного магнетронного распыления различных мишеней в условиях обработки поверхности высокоэнергетическими ионами. Изготовлен рабочий макет экспериментального стенда - информационно измерительного комплекса (ИИК) обеспечивающего управляемое нанесение наноструктурных неметаллических неорганических покрытий и динамичного измерения параметров процесса нанесения.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201150513 Дата регистрации ИК: 2011-01-26
Промежуточный реферат №6
Объектом данной работы являются неорганические нано- и субмикронные порошки, функциональные наноструктурные металлические и неметаллические неорганические пленки. Целью данной работы является разработка научных основ и технологий создания неорганических нано- и субмикронных порошков, функциональных наноструктурных металлических и неметаллических неорганических пленок. Проведены исследования процессов синтеза нитрида кремния и карбида кремния с использованием полученных нанокомпонентов, консолидации керамического материала на основе нитрида кремния и оксида алюминия. Установлены основные закономерности формирования фазово-структурного и упруго-напряженного состояний нанокомпозитных покрытий различного состава, полученных с использованием различных комбинированных методов их получения. Созданы на стальных и металлокерамических основах градиентные упрочненные слои в виде покрытий толщиной 1-5 мкм различного состава. Проведены исследования структурно-фазового состояния и функциональных свойств покрытий в зависимости от условий на подложке. Исследовано структурно-фазовое состояние сформированного поверхностного сплава. Исследованы физико-химические и структурные свойства наноструктурных неметаллических неорганических покрытий в зависимости от режимов и условий нанесения покрытий (элементный состав, морфология и структура, пористость, коррозионная стойкость, микротвердость). Исследованы физико-механические свойства (прочность, вязкость разрушения, твердость, износостойкость и др.) полученных керамических материалов. Изготовлены лабораторные образцы керамики из нанопорошков. Установлена взаимосвязь элементного состава и фазово-структурного состояния полученных различными методами нанокомпозитных покрытий с их трибологическими и механическими свойствами.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201158145 Дата регистрации ИК: 2011-06-20
Заказчик
Федеральное агентство по науке и инновациям, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы" Мероприятие 1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров, Лот 7.2009-1.1-207-024 «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области нанотехнологий и наноматериалов», Шифр 2009-1.1-207-024-037, ГК 02.740.11.0107 от 15 июня 2009 г.
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.19.22 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Физика наноструктур. Низкоразмер-ные структуры. Мезоскопические структуры. )
29.01.21 ( ФИЗИКА. Общие вопросы физики. Организация научно-исследователь-ских работ. )
539.23; 539.216.1; 53:001.89; 476190 2009-1.1-207-024-037 02.740.11.0107
Ключевые слова
ультра и нанодисперсные порошковые материалы, многоэлементные нанокомпозитные сверхтвердые покрытия, наноструктурированные неметаллические неорганические покрытия, методы нанесения, оборудование, моделирование
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Учреждение Российской Академии Наук Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН (ИСЭ СО РАН), г. Томск
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99