Логин:
Пароль:

Работа №2083
Название работы
Разработка технологии получения легких металломатричных нанокомпозитов, армированных высокомодульными углеродными материалами
Автор работы
Ворожцов Александр Борисович
Дата начала работы Дата окончания работы
2012-07-16 2013-11-15
Аннотация
Проведение научных исследований для создания наукоемкой технологии производства лигатур, представляющих собой высокодисперсную многокомпонентную смесь алюминиевого сплава, армированного наночастицами кластерных алмазов, многослойными углеродными нанотрубками, тугоплавкими соединениями углерода для последующего получения высокопрочных алюминиевых сплавов. Предлагаемые легкие металломатричные нанокомпозиты будут получены путем добавления в алюминий компонентов-упрочнителей в виде наноалмазов, многослойных углеродных нанотрубок, тугоплавких соединений углерода. Полученные композиты будут представлять собой «мастер-сплав», который вводится при литье изделий из алюминиевого сплава. «Мастер-сплав» - концентрированные лигатуры, получаемые методами горячего прессования. В результате исследований будут созданы новые материалы с уникальными свойствами, разработаны научные основы создания наноматериалов нового класса – от получения наночастиц с заданными и контролируемыми свойствами до собственно материала, исследованы свойства этих наноматериалов, физико-механические, физико-химические и эксплуатационные характеристики. Будет разработана и усовершенствована технология производства наноразмерных частиц металлов и сплавов. Внедрение в учебный процесс результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработка на их основе дополнений в специальные курсы, задач исследовательского характера для семинаров, компьютерных практикумов, специальных практикумов и курсовых работ
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Министерство образования и науки Российской Федерации Прикладная
Промежуточный реферат №1
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Объектом настоящего исследования является технологии получения легких металломатричных нанокомпозитов, армированных высокомодульными углеродными материалами. В ходе проведенных исследований получены следующие основные результаты: 1. С целью определения технического уровня в области разработок технологии получения легких металломатричных нанокомпозитов, армированных высокомодульными углеродными материалами был проведен поиск патентов в банке данных Федерального института промышленной собственности России (Роспатента), а также поиск научно–технической информации. Для последующего анализа было отобрано 36 документов. 2. По итогам предварительного анализа патентных и научно–технических документов выявлены основные пути развития в технологии создания упрочненных металломатричных композитов на основе алюминия, представляющих собой высокодисперсную многокомпонентную смесь алюминиевого сплава с добавлением в алюминий компонентов-упрочнителей. 3. Проведен анализ технических решений технологий получения легких металломатричных соединений, создание его рецептур. Включения компонентов-упрочнителей на микроуровне позволяет преодолеть недостатки металломатричных композитов, такие как малая пластичность, низкая вязкость разрушения, низкая обрабатываемость материала. Спектр улучшенных свойств металломатричных композитов обеспечит возможность безопасного производства и использования нанопорошков металлов. 4. На основе рассмотренных патентных и научно–технических документов выявлены основные тенденции исследований в области разработки и создания новых рецептур металломатричных нанокомпозитов на основе алюминия, путем введения в алюминий упрочняющих копонентов в виде наноалмазов, углеродных нанотрубок, тугоплавких соединений. Патентные исследования соответствуют заданию на их проведение.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201456962 Дата регистрации ИК: 2014-04-14
Заключительный реферат
Объект исследования – методология и технология синтеза металломатричных нанокомпозитов. Цель исследования – выбор, разработка и оптимизация технологии получения лег-ких металломатричных нанокомпозитов, армированных высокомодульными углеродными материалами. Методы исследования – анализ научно-технической и патентной литературы по объекту исследования, разработка специализированного оборудования для получения ла-бораторных образцов композитов, экспериментальное исследование процессов получения компонентной базы, и параметров синтеза металломатричных композитов и их свойств, физико-математическое моделирование процесса синтеза и динамики физико-механических свойств композитов. Основные результаты: 1. Проведен аналитический обзор литературных данных по способам производства металлических наночастиц, методам их анализа, исследованиям аспектов возможных по-жаров и взрывов при работе с нанопорошками, способам пассивации поверхностных свойств, по новым наноматериалам, содержащим металлические наночастицы. Подготов-лен аналитический обзор и техническая справка по компонентному составу композиций. 2. Проведены патентные исследования материалы по способам получения нанокристаллических порошков металлов и сплавов металлов, способам модификации и пассивации структуры и свойств нанокристаллических порошков металлов и оксидов металлов, получения легких металломатричных нанокомпозитов в том числе легких на основе алюминия. В виде приложения (Приложение В) оформлен отчет о патентных исследованиях (приложен отдельным документом). Полученные при выполнении НИР новые технические решения оформлены в виде заявки на получение патента РФ на изобретение. 3. Разработана система классификации частиц по пожаро- и взрывоопасности, ме-тодика и средства обеспечения безопасности применения частиц с точки зрения пожара и взрыва. Составлены паспорта безопасности металлических наночастиц согласно директи-ве Европейского Сообщества 91/155, представленные в приложении (Приложение А). 4. Разработаны и представлены методики синтеза нанопорошков металлов; получе-ния нанокристаллических оксидов металлов; пассивации нанопорошков металлов органическими слоями пирофорных нанопорошков по данным кинетики окисления; аттестации нанопорошков с точки зрения показателей качества и безопасности; исследования физико- химических характеристик нанопорошков; идентификации интегральной и дифференциальной функций распределения частиц по размерам, обобщающих гистограмм этих распределений, программное обеспечение методики идентификации; характеризации механических, электрических и тепловых, а также иных эксплуатационных, свойств легких нанокомпозитов; характеризация структурной стабильности материалов. 5. Приготовлены серии образцов лигатур с различным содержанием добавок и оп-тимальными свойствами; серии легких металломатричных нанокомпозитов, армирован-ных высокомодульными углеродными материалами. Выполнена паспортизация свойств, в приложении (Приложение Б) представлен образец сертификата. 6. Выполнены экспериментальное исследование процесса горячего прессования нанопорошков алюминия и алмаза (а также оксида алюминия) для получения легкого ме-талломатричного нанокомпозита для давлений в диапазоне 1-100 МРа и температуры в диапазоне 400-650°С во временных интервалах до 60 мин. Проведен микроскопический и рентгеноструктурный анализ полученных образцов легких металломатричных нанокомпозитов, дана количественная оценка различных меха-низмов упрочнения механических свойств металломатричных нанокомпозитов. 7. Разработаны математические модели формирования структуры и свойств нано-композитов, выполнены расчетно-теоретические исследования физико-механических, фи-зико- химических и иных свойств легких нанокомпозитов. Сформулированы математиче-ские модели и получены результаты исследования процессов деформации и разрушения полученных материалов на микро, мезо и макро уровнях, их прочностных свойств и ста-бильности. Выполнен параметрический анализ результатов исследования влияния размера частиц и нанодобавок, а также их процентного содержания, на процесс получения лигатур 8. Выявлены закономерности связей характеристик режима прессования (по време-ни, давлению и температуре) нанопорошков металлов и свойств нанокомпозита, а также закономерност влияния размера частиц как наноалюминия, так и нанодобавок на процесс получения лигатур. 9. Проведено обобщение и оценка полученных результатов, в том числе и оценка масштабирования технологических процессов плавления и литья. Разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР в ре-альном секторе экономики, даны результаты прогнозных исследований развития науки и техники в области создания и обработки легких металломатричных нанокомпозитов. 10. Разработаны рекомендации по использованию результатов НИР в научно- образовательной деятельности. Реализована организация учебно-практической площадки для исследования физико-механических свойств нанокомпозитов. 
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201456963 Дата регистрации ИК: 2014-04-14
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы», Мероприятие 1.1 «Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук», Соглашение 14.B37.21.0050 от 16 июля 2012 г., 012-1.1-12-000-2001-006
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
53.37.29 ( МЕТАЛЛУРГИЯ. Производство цветных металлов и сплавов. Производство легких металлов и сплавов. )
53.49.07 ( МЕТАЛЛУРГИЯ. Металловедение. Физические свойства металлов и сплавов. )
669.7.018.672; 693639 14.B37.21.0050 14.B37.21.0050
Ключевые слова
Легкие металломатричные нанокомпозиты, многослойные углеродные нанотрубки, метод горячего прессования
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
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