Логин:
Пароль:

Работа №2106
Название работы
Фундаментальные аспекты синтеза металломатричных алюминиевых нанокомпозитов с многослойными углеродными нанотрубками и исследование их свойств
Автор работы
Ворожцов Александр Борисович
Дата начала работы Дата окончания работы
2012-08-24 2013-11-15
Аннотация
Разработка и оптимизация методов модифицирования металлической (алюминиевой) матрицы путем введения многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), анализ структуры, фазового состава, механических и эксплуатационных свойств полученных металл-углеродных нанокомпозитов. В результате исследований будут созданы новые материалы с особыми свойствами; разработаны научные основы и фундаментальные аспекты создания наночастиц с заданными свойствами и новых наноматериалов; будут исследованы свойства полученных наноматериалов, физико-механические, физико-химические и эксплуатационные характеристики. Будут получены новые научно-практические результаты на основе инструментального анализа и экспериментальных исследований процессов термического разложения, кинетики спекания, горячего прессования, динамического компактирования взрывом, а также теоретических исследований процессов и явлений, оказывающих определяющее влияние на порошковые системы.
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 синтеза металломатричных алюминиеых нанокомпозитов с многослойными углеродными нанотрубками. В научно–технической литературе отмечается, что для получения металл–углеродных композиционных материалов, упрочненных путем введения углеродных нанотрубок необходимо проведение всестороннего исследования механизмов взаимодействия углеродных нанотрубок с материалом металлической матрицы, в том числе в зависимости от метода введения углеродных нанотрубок в твердую или жидкую матрицу. В качестве материала такой матрицы могут быть использованы широко применяемые металлы, такие как алюминий. В ходе проведенных исследований получены следующие основные результаты: 1. С целью определения технического уровня в области разработки и создания металломатричных алюминиевых нанокомпозитов с многослойными углеродными нанотрубками был проведен поиск патентов в банке данных Федерального института промышленной собственности России (Роспатента) и во всемирной базе патентной информации Евразийского патентного ведомства, а также поиск научно–технической информации. Для последующего анализа было отобрано 40 документов. 2. По итогам анализа патентных и научно–технических документов выявлены основные пути развития технологии синтеза металломатричных алюминиевых нанокомпозитов с многослойными углеродными нанотрубками, а также определены основные структурные характеристики нанопорошков алюминия и различных типов многослойных углеродных нанотрубок. 3. Проведен анализ технических решений композиций легких металломатричных соединений, упрочненных углеродными нанотрубками и способов их получения. 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 состава нанокомпозитов и создания новых алюминиевых металломатричных композиций, путем равномерного распределения углеродных нанотрубок в объеме металлической матрицы. Патентные исследования соответствуют заданию на их проведение.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201456970 Дата регистрации ИК: 2014-04-14
Заключительный реферат
Объект исследования – металлические матрицы, содержащие упрочнители в виде многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ); методы и технология синтеза металло-матричных нанокомпозитов. Цель исследования – разработка методов модифицирования и упрочнения металли-ческой матрицы путем введения многослойных углеродных нанотрубок, а также улучше-ние механических, физических и эксплуатационных свойств металломатричных нанокомпозитов. Методы исследования – анализ научно-технической и патентной литературы по объ-екту исследования, разработка специализированного оборудования для получения лабораторных образцов композитов, экспериментальное исследование компонентной базы и параметров синтеза металломатричных композитов и их свойств, физико-математическое моделирование процесса синтеза и динамики изменения физикомеханических свойств композитов. Основные результаты: 1. Проведен аналитический обзор литературных данных по методам синтеза композиционных материалов на основе алюминия и исследований механизмов взаимодействия углеродных нанотрубок различного типа с материалами матрицы. Подготовлен аналитический обзор и техническая справка по компонентному составу и свойствам исходного материала. 2. Проведены патентные исследования по материалам и способам получения лег-ких металломатричных нанокомпозитов, в том числе армированных высокомодульными углеродными материалами. В виде приложения представлен отчет о патентных исследованиях. Полученные при выполнении НИР новые технические решения оформлены в виде заявки на получение патента РФ на изобретение. 3. Выбрана и реализована технология синтеза легких металломатричных наноком-позитов; исследованы базовые композиции для реализации оптимальных характеристик продукта с точки зрения отношения механической прочности материала к его плотности и способа получения металломатричного нанокомпозита. Проведены теоретическое и экспериментальное исследование влияния размера ча-стиц алюминия и процентного содержания углеродных нанотрубок на процесс получения композитов. 4. Разработано специализированное оборудование для получение лабораторных образцов металломатричных нанокомпозитов методами горячего прессования и ударно-волнового компактирования с содержанием углеродных нанотрубок 0.1-10 вес.%. Проведен параметрический анализ влияния размера частиц алюминия и процентного содержания углеродных нанотрубок на процесс получения композитов. 5. Выполнен анализ морфологии, фазового состава и тонкой кристаллической структуры порошков алюминия и разных типов углеродных нанотрубок. Проведен диф-ференциальный термический анализ порошков. Исследованы параметры механической активации порошковых смесей А1-углеродные нанотрубки. Синтезированы лабораторные образцы металломатричных нанокомпозитов мето-дами горячего прессования и ударно-волнового компактирования. 6. Выполнены исследования и получены данные о параметрах тонкой кристаллической структуры, объемном содержании фаз, размере областей когерентного рассеяния, микродисторсии кристаллической решетки в синтезированных разными методами металломатричных композитах. Проведены измерения физико-механических параметров композитов, в том числе плотности образцов и среднего размера зерна в материалах. 7. Проведены механические испытания металломатричных композитов и изучено деформационное поведения материалов. Дана количественная оценка различных меха-низмов упрочнения на механические свойства металломатричных нанокомпозитов, вы-полнена оптимизации иерархической структуры с точки зрения получения высоких проч-ностных свойств нанокомпозитов. 8. Получены данные о деформационном поведении композитов при испытаниях на сжатие и трехточечный изгиб, по пределу прочности и модулю упругости композитов с разным содержанием углеродных нанотрубок, а также данные о микротвердости нано-композитов. Представлены результаты исследования процессов деформации и разрушения по-лученных материалов на микро, мезо и макро уровнях, их прочностных свойств и ста-бильности. 9. Проведено обобщение и оценка полученных результатов и их эффективности в сравнении с современным научно-техническим уровнем. 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): 02201456969 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 1.5 Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей,Соглашение 14.В37.21.0758 от 24 августа 2012; 2012-1.5-12-000-4002-001
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; 701298 14.В37.21.0758 14.В37.21.0758
Ключевые слова
МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫЕ АЛЮМИНИЕВЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ, ЛЕГКИЕ НАНОКОМПОЗИТЫ, МНОГОСЛОЙНЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ, СИНТЕЗ АЛЮМИНИЕВЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Эскин Дмитрий Георгиевич, проф., Университет Брунеля, Лондон, Великобритания
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