Результаты выполнения проекта ФЦП

В 2014 году начаты исследования по теме "Исследования и разработка технологии получения и обработки функционального наноструктурированного износостойкого материала на основе карбосилицида титана для изделий машиностроения" в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы».

Целью проекта является исследование и совершенствование метода плазменно-искрового спекания для получения износостойкого материала на основе карбосилицида титана заданного состава и разработка технологии получения функционального материала на основе карбосилицида титана методом плазменно-искрового спекания с целью повышения износостойкости пар трения ответственных изделий машиностроения, подвергающихся интенсивному износу в процессе эксплуатации.

В результате выполнения исследований по первому этапу проекта получены закономерности формирования композиционного материала на основе карбосилицида титана при плазменно-искровом спекании.

При варьировании температуры плазменно-искрового спекания (ПИС) в диапазоне 1100 - 1400 град.С и времени выдержки 1 - 25 мин получены материалы на основе карбосилицида титана. Определены их плотность и пористость.

Установлено влияние температуры и времени выдержки при ПИС на взаимодействие титана, карбида кремния и углерода в условиях протекания импульсных токов с плотностью до 500 А/см2. Методом рентгеноструктурного анализа исследовано влияние параметров ПИС на фазовый состав композиционных материалов.

Выявлены закономерности повышения плотности механоактивированной композиции при увеличении температуры и времени выдержки в процессе плазменно-искрового спекания.

Построены графические зависимости плотности и пористости материалов на основе карбосили-цида титана от параметров ПИС. Расчёт пористости проводился с учётом фазового состава образцов.

На втором этапе разработана эскизная конструкторская документация (КД)на экспериментальные образцы износостойкого материала на основе карбосилицида титана и экспериментальной технологической оснастки для получения экспериментальных образцов износостойкого материала на основе карбосилицида титана.

Изготовлены экспериментальные образцы износостойкого материала на основе карбосилицида титана.

На третьем этапе получены следующие результаты:

Разработаны программы и методики экспериментальных исследований свойств экспериментальных образцов.
Проведены экспериментальные исследования химических, физико-механических, термических и трибологических свойств экспериментальных образцов износостойкого материала на основе карбосилицида титана. Установлено, что скорость окисления материала на воздухе при температуре 900 град.С составляет 3,7-6,6*1e-4 г/(м*м*с).
Интенсивность износа в паре с карбидом кремния составила 4,5*1e-9 мм износа/мм пути трения. Размер зерна износостойкой фазы составил 3-6 мкм.
Прочность на изгиб составила 300 МПа.
Разработана эскизная КД экспериментальных образцов деталей пар трения и экспериментальной технологической оснастки для их изготовления.
Изготовлена оснастка и экспериментальные образцы деталей пар трения из композиционного материала на основе карбосилицида титана.
Подготовлена заявка на охранные документы (патент РФ).
Опубликована статья в журнале Refractories and Industrial Ceramics.
Принято участие в XI Международной научно-практической конференции «Современные научные исследования: инновации и опыт», прошедшей 16-17 мая 2015 г. в Екатеринбурге.
Подготовлена и опубликована статья на конференции "Инновации в машиностроении ИнМаш-2015" (23-25 сентября 2015 г., г. Кемерово).

Результаты, полученные на четвёртом этапе:

Разработана эскизная КД и изготовлена оснастка для проведения ускоренных испытаний экспериментальных образцов деталей пар трения.
Разработаны программы и методики испытаний, проведены ускоренные испытания экспериментальных образцов деталей пар трения из износостойкого материала на основе карбосилицида титана для центробежных насосов.
Проведены маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ.
Подготовлены две заявки на охранные документы (патент РФ).
Принято участие в IX Всероссийской конференции «Керамика и композиционные материалы» г.Сыктывкар, 23-26 мая 2016 г.

Результаты, полученные на пятом этапе:

проведено обобщение результатов ПНИ;
проведена технико-экономическая оценка результатов ПНИ;
подготовлены предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики и вовлечению их в хозяйственный оборот, направленные на внедрение износостойкого материала на основе карбосилицида титана, обеспечивающего снижение экологической нагрузки при получении функционального износостойкого материала, повышение ресурса и надежности пар трения ответственных изделий машиностроения, подвергающихся интенсивному износу в процессе эксплуатации;
разработан проект ТЗ на ОКР по теме: «Разработка функционального материала на основе карбосилицида титана с заданными триботехническими и механическим свойствами для повышения износостойкости деталей пар трения торцевого уплотнения системы охлаждения двигателя Д-160», включающий технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера;
разработан скорректированный регламент плазменно-искрового спекания порошковых материалов системы Ti-SiC-C;
опубликованы 2 статьи в журнале «Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия»;
принято участие в научно-технической конференции «Современные электроимпульсные методы и технологии консолидации композиционных материалов: проблемы и перспективы» (при поддержке РФФИ), г. Москва, 12.10.2016;
принято участие в 5-ом международном научном семинаре «Перспективные технологии консолидации материалов с применением электромагнитных полей», г. Москва, 29-31 августа 2016 г.;
принято участие в международном военно-техническом форуме «Армия-2016», г. Кубинка Московской обл., 6-11 сентября 2016 г.