русский   english
главная об институте проекты подразделения продукция услуги новости контакты
 
Участие в федеральных целевых программах
 


 

Участие в федеральных целевых программах

 

Соглашение о предоставлении субсидии от 22 августа 2014 г.   №14.613.21.0004 с  Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» по теме (проекту) «Разработка технологических основ гидротермального синтеза и функционального применения наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия для создания нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий»

 

Этап №1 Обоснование и выбор направления исследований. Аналитический обзор по теме и обоснование методов и средств достижения цели прикладных научных исследований (ПНИ)

В ходе выполнения проекта по Соглашению на этапе №1 с 22.08.2014 г. по 31.12.2014 г. выполнялись следующие работы:

  • аналитический обзор научно-информационных источников за период 2009-2014 гг.;
  • обоснование направления исследований, методов и средств гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия и создания нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов на их основе;
  • разработка программы и методики проведения испытаний экспериментальных образцов;
  • разработка технологических решений на реализацию процесса гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
  • разработка конструкторских решений на создание экспериментального стенда для исследования гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
  • разработка эскизной конструкторской документации на экспериментальный стенд гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
  • изготовление экспериментального стенда, пуско-наладочные работы;
  • изготовление экспериментальных образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий;
  • проведение испытаний экспериментальных образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий;
  • патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96;
  • закупка автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом (АСКУ) гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
  • закупка, модернизация и аренда необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования;
  • проведение маркетинговых исследований по реализации наноструктурированных керамоматричных композитов на основе Al2O3.

При этом были получены следующие основные результаты.

  • Аналитический обзор научно-информационных источников и патентные исследования  в области получения наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
  • Обоснование направлений исследований, методов и средств гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия для создания нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов на их основе.
  • Эскизная конструкторская документация экспериментальный стенд гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
  • Результаты теоретических и экспериментальных исследования по разработке технологических решений на реализацию процесса гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, изготовлению экспериментальных образцов; программа и методика проведения испытаний экспериментальных образцов.
  1. Экспериментальные образцы наноструктурированных порошков гидроксидов и оксидов алюминия и консолидированных материалов из них.

Основные теоретические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности:
Проведен анализ научно-технической и нормативной литературы, который  показал актуальность проведения исследований в области гидротермального синтеза и функционального применения наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия для создания нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий.
Обоснован выбор основных направлений исследований, их методов и средств. Показало, что  исследования должны заключатся в проведении необходимых теоретических расчетов, выборе значимых технологических параметров, исследовании процессов и установления закономерностей получения наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия и консолидированных материалов, модифицированных нанокластерами с заданными свойствами.
Патентные исследования определили существенные отличительные признаки, обладающие новизной и характеризующие технические решения гидротермального синтеза, которые требуют патентной защиты на территории Российской Федерации. Выявлены основные тенденции совершенствования и развития технологических основ гидротермального синтеза, которые сосредоточены в направлении повышения производительности, надежности и простоты работы устройств гидротермального синтеза, расширения функциональности и автоматизации. 
На основе экспериментальных исследований разработаны технологические решения по реализации процесса гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия и изготовлению экспериментальных образцов. Консолидированные образцы из порошков гидротермального синтеза впервые получены методом экструзии.
Экспериментальные исследования  образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий подтвердили наноструктуру экспериментальных образцов: размер зерна нанокристалла и размер пор не более 100 нм.
Определены условия сохранения наноструктурированного состояния. Для порошка наноструктурированное состояние сохраняется до 1300 °С. Для консолидированных материалов и изделий не менее чем до 1050 °С.
        
В результате выполнения ПНИ получены следующие охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности:
     «Вакуумная изоляционная панель с алюмооксидным десикантом» (полезная модель, заявка № 2014145419 от 12.11.2014 г. РФ)

Полученные результаты по первому этапу проекта обладают научной новизной и удовлетворяют всем условиям Соглашения о предоставлении субсидии, в том числе Техническому заданию и Плану-графику исполнения обязательств.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

Этап №2  Теоретические и экспериментальные исследования процесса получения наноструктурированных порошков и керамических материалов на основе оксидов алюминия, модифицированных нанокластерами

В ходе выполнения проекта по Соглашению на этапе №2 с 01.01.2015 г. по 30.06.2015 г. выполнялись следующие работы:

  • разработка конструкторских решений на изготовление блока сушки наноструктурного бемита для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
  • разработка технологических решений на изготовление наноструктурированных материалов на основе оксидов алюминия, модифицированных нанокластерами;
  • исследование закономерностей влияния добавления модифицирующих нанокластеров на средний размер частиц алюмооксидных порошков и структуру материалов на их основе;
  • изготовление и испытание экспериментальных образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий;
  • изготовление и ввод в эксплуатацию блока сушки наноструктурного бемита для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия;
  • разработка научных и технологических принципов консолидации наноматериалов на основе синтезируемых порошков методами статического и импульсного прессования и высокотемпературного спекания.

При этом были получены следующие основные результаты.

  • Эскизная конструкторская документация на блок сушки наноструктурного бемита для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
  • Технологические решения на изготовление наноструктурированных материалов на основе оксидов алюминия, модифицированных нанокластерами.
  • Научные и технологические принципы консолидации наноматериалов на основе синтезируемых порошков методами статического и импульсного прессования и высокотемпературного спекания.
  • Технологические решения консолидации наноматериалов на основе синтезируемых наноструктурированных алюмооксидных порошков методами статического и импульсного прессования и высокотемпературного спекания.
  • Закономерности влияния добавления модифицирующих нанокластеров на средний размер частиц алюмооксидных порошков и структуру материалов на их основе.
  • Изготовление и испытания экспериментальных образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий.

         Основные теоретические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности:
Испытания изготовленного блока сушки показали, что он обеспечивает получение сухого наноструктурного порошка бемита (средний размер частиц не более 100 нм).
          Исследована эффективность различных методов: обработка в шаровой и ножевой мельницах, кавитационная обработка в аппарате роторно-импульсного типа на диспергирование порошка бемита, реализуемого в условиях гидротермального синтеза. Установлена перспективность использования кавитационной обработки, обеспечивающей  снижение  за 30 минут  размера частиц  в семь раз (с 370 до 50 нм).
         Показано, что промышленные порошки бемита содержат посторонние фазы тригидроксида алюминия. Бемитная фаза является псевдобемитом с неконтролируемым содержанием воды в своей структуре. Продукты содержат большое количество свободной воды (до 65-70 % масс.), что в некоторых случаях вынуждает вводить дополнительную технологическую операцию высушивания.
           Установлено, что консолидация композиций, содержащих синтезируемые наноструктурированные алюмооксидные порошки, методами статического и импульсного прессования и высокотемпературного спекания подчиняется общим закономерностям уплотнения и спекания высокодисперсных порошков. Регулирование давления прессования, состава и температуры обжига позволяет закономерно менять степень уплотнения образцов. Определены условия получения плотных материалов с различным содержанием бемита.
            Установлено, что введение порошка наноструктурированного материала в композиции с промышленными порошками уменьшает средний размер частиц. При обжиге нанокластеры ингибируют рекристаллизацию материала. Кавитационная обработка и нанокластеры позволяют сохранить наноструктурное состояние материала до 1500 °С. Установлено, что экспериментальные образцы наноструктурированного керамического материала на основе оксида алюминия, модифицированные нанокластерами, обладают высоким уровнем свойств. По величине пористости, размера зерна нанокристалла и стойкости к термоудару образцы соответствуют требованиям технического задания.

В результате выполнения ПНИ получены следующие охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности:

«Носитель мембранного катализатора» (полезная модель, заявка № 2015118765 от 20.05.2015 г., РФ)
«Устройство для сушки водосодержащих суспензий наноструктурного бемита»  (полезная модель, заявка № 2015123685 от 19.06.2015 г, РФ)

Полученные результаты по второму этапу обладают научной новизной и удовлетворяют всем условиям Соглашения о предоставлении субсидии, в том числе Техническому заданию и Плану-графику исполнения обязательств.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

 

Этап №3  Разработка научных и технологических принципов получения наноструктурированных материалов и изделий из них для абразивной обработки и для литейных технологий

В ходе выполнения проекта по Соглашению на этапе №3 с 01.07.2015 г. по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы:

  • разработка научных и технологических принципов получения наноструктурированных материалов и изделий из них для абразивной обработки и для литейных технологий;
  • разработка конструкторских решения на блок измельчения наноструктурного бемита для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
  • изготовление и испытание экспериментальных образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий;
  • проведение дополнительных патентных исследований в области получения наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, а также создания тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий;
  • разработка научных и технологических принципов получения наноструктурированных
  • полимерных композиций, клеевых паст, металлических сплавов и каталитических материалов;
  • модернизация и изготовление необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования.

При этом были получены следующие основные результаты.

  • Научные и технологические принципы получения наноструктурированных материалов и изделий из них для абразивной обработки и для литейных технологий.
  • Эскизная конструкторская документация на блок измельчения наноструктурного бемита для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
  • Изготовление и ввод в эксплуатацию блока измельчения наноструктурного бемита для экспериментального стенда гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия.
  • Изготовление и испытание экспериментальных образцов наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, материалов и изделий.
  • Научные и технологические принципы получения наноструктурированных полимерных композиций, клеевых паст, металлических сплавов и каталитических материалов.
  • Изготовление необходимого технологического и контрольно-измерительного оборудования.

         Основные теоретические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности:
Изготовлены экспериментальные образцы с добавкой наноструктурного бемита. Испытания показали:
– ферроабразивные порошки с добавкой наноструктурного бемита увеличивают интенсивность съема материала не менее чем в 1,5 раза, уменьшают шероховатость до 0,07 мкм;
– добавка наноструктурного бемита в абразивный инструмент повышает стойкость инструмента и коэффициент шлифования до 3-х раз, позволяет избежать засаливания и трещинообразования инструмента, улучшить качество поверхности;
– приработочный состав на основе наноструктурного бемита сокращает время приработки (до 2-х раз) и повышает качество приработки двигателей.
Разработаны научные и технологические принципы получения наноструктурированных материалов и изделий из них для литейных технологий. Изготовлены экспериментальные образцы с добавкой наноструктурного бемита. Испытания показали, что добавка наноструктурного бемита повышает седиментационную устойчивостью противопригарной суспензии, увеличивает до 2-х раз прочность на сжатие и износостойкость, до 3-х раз увеличивает износостойкость после термического удара, повышает качество поверхности отлитых деталей.
Испытания блока измельчения показали его эффективность в получении наночастиц. За 30 мин работы средний размер частиц не превышал 80 нм.
Получены данные для определения уровня техники устройств и способов гидротермального синтеза наноструктурированных гидроксидов и оксидов алюминия, а также их функционального применения для создания нового класса тугоплавких коррозионностойких материалов и изделий. Получены данные для определения уровня техники композиций, устройств и способов по рубрикам, касающимся устройств для сушки водосодержащих суспензий наноструктурного бемита и измельчения порошков в жидкой среде до наноразмерного состояния.

Полученные результаты по третьему этапу обладают научной новизной и удовлетворяют всем условиям Соглашения о предоставлении субсидии, в том числе Техническому заданию и Плану-графику исполнения обязательств.

Результаты выполненной работы находятся на рассмотрении.

 

Яндекс.Метрика

 

 

 

ы