Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Торресильяс Рамон Испания
Номер договора
14.B25.31.0012
Период реализации проекта
2013-2017
Заведующий лабораторией

По данным на 30.01.2020

19
Количество специалистов
46
научных публикаций
21
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Сотрудники лаборатории искрового плазменного спекания проводят полный цикл создания инновационных нанокомпозитов, от смешивания порошков до получения готовых функциональных изделий. Материалы, полученные при помощи разработанных оригинальных методов смешивания, консолидации порошков и оптимизации режимов искрового плазменного спекания, обладают уникальным комплексом физико-механических свойств. Это обуславливает превосходные эксплуатационные свойства полученных изделий. Полученные нанокомпозиты находят применение и высокоэффективны в следующих областях: металлообработка, горнодобывающая промышленность, военная техника, оптика, биомедицина, авиа и космическая промышленность.

Название проекта: Разработка инновационных искровых плазменных технологий спекания для создания нового класса нанокомпозитных материалов машиностроительного применения

Приоритет СНТР: а



Цели и задачи

Направления исследований: Керамические нанокомпозитные материалы, оптимизация технологий искрового плазменного спекания, применение графена и оксида графена в материалах

Цель проекта: Создание в России новаторской лаборатории искрового плазменного спекания для разработки научной и технологической основы для получения нанокомпозитов с уникальными физико-механическими характеристиками


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Проведены исследования воздействия электрического тока (поля) на рост зерен материала, исследованы скорости уплотнения и деформирования керамических, металлических и металлокерамических материалов и нанокомпозитов (были изучены материалы, проводящие электрический ток, и материалы-изоляторы).
  • Разработана методология и оборудование для интегрального контроля над технологическим процессом в системе искрового плазменного спекания (ИПС). В качестве параметров для контроля выбраны температура в зоне спекания и усилие сжатия. Получено 8 патентов на устройства для получения изделий из композиционных порошков.
  • Создано программное обеспечение, позволяющее на основе разработанных в ходе проекта математических моделей и микрофизического описания процесса моделировать температурные поля с учетом свойств и геометрии матрицы и образца и благодаря этому определять необходимые технологические параметры процесса гибридного искрового плазменного спекания (максимальную температуру и скорость нагрева компакта порошка, длительность и форму импульса, приложенное давление).
  • Разработаны технологии получения инновационных беспористых нанокомпозитных керамических материалов с повышенными эксплуатационными свойствами на основе систем: WC, Al2O3-ZrO2-TiN, Si3N4, TiC, Al2O3-SiCw-TiC и Al2O3-SiCw. Объемное содержание пор менее чем 0,01%; размер зерна не более 500 нм; трещиностойкость более чем 13,24 МПа·м1/2. По результатам работ опубликован ряд научных статей и получены патенты на результаты интеллектуальной деятельности.
  • Проведены работы, охватывающие все стадии изготовления новых материалов методом искрового плазменного спекания: моделирование процессов искрового плазменного спекания, подготовку смесей нанопорошков, изучение свойств полученных смесей порошков, спекания материалов, изучение свойств полученных образцов.
  • Разработаны пошаговые методики получения нового класса нанокомпозитных градиентных материалов машиностроительного назначения с улучшенными свойствами.
  • Разработаны технологии получения беспористых нанокомпозитных керамических материалов с повышенным комплексом эксплуатационных свойств, модифицированных углеродными нановолокнами и графеном. По результатам работы получены патенты на изобретения.
  • Разработана технология получения нанокомпозита на основе меди путем искрового плазменного спекания и механического легирования, способного заменить серебро в разрывных электрических контактах, с минимальными технологическими потерями материала. Данная технология позволяет получить готовые контакты без дополнительной обработки (в отличие от технологии экструдирования). Материал обладает температурой разупрочнения выше 850°С и не распухает при выдержке при температурах более 850°С, его удельная электропроводность достигает 48,3 МСм/м (83% IACS).
  • Разработаны технологии получения керамических и металлокерамических нанокомпозитных изделий сложной геометрической формы. При помощи оптимизации технологических параметров процесса гибридного искрового плазменного спекания и специально разработанной графитовой оснастки удалось получить высокие значения механических свойств, а также обеспечить их равномерное распределение по всему объему спеченных керамических нанокомпозитов квадратного сечения.

Внедрение результатов исследования:

  • Технология искрового плазменного спекания армированных графеном нанокомпозитных материалов с улучшенным комплексом механических и эксплуатационных характеристик использовалась для получения сменных многогранных режущих пластин в ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ».
  • Технология получения нанокомпозита на основе меди путем искрового плазменного спекания, способного заменить серебро в разрывных электрических контактах, с минимальными технологическими потерями материала, применяется в ООО «СОЮЗКАРОБОН» для создания разрывных электрических контактов.

Образование и переподготовка кадров:

  • Внедрены в образовательный процесс университета следующие курсы лекций: «Инструментальное обеспечение машиностроительного производства», «Нанотехнологии в машиностроении», «Эффективность процессов обработки», «Технологические основы высокоскоростной формообразующей обработки материалов», «Материалы и высокоэффективные технологии современного производства», «Современные машиностроительные материалы», «Интенсификация обработки», «Введение в нанотехнологии».
  • Пройдены стажировки в ведущих зарубежных научно-образовательных центрах, университетах и ведущих промышленных организациях, таких как Испанский центр исследований наноматериалов и нанотехнологий CINN, Миланский политехнический университет (Италия), Зеленогурский университет (Польша), немецкое предприятие FCT Systeme GmbH, занимающихся производством прессов горячего прессования, установок для искрового плазменного спекания.

Другие результаты:

  • Опубликовано 55 научных статей в ведущих журналах, входящих в базы данных Scopus, Web of Sciеnce и РИНЦ.
  • Осуществлено 13 научно-технических проектов по разработке инновационных материалов и технологий искрового плазменного спекания на общую сумму 270 млн рублей.
  • Получены 22 патента на полезные модели и изобретения по наиболее актуальным современным материалам и технологиям.

Сотрудничество:

  • ОАО «ВНИИЖТ» (Россия): исследования в области получения новых материалов для нужд ЖД-транспорта, создание нанокомпозита на основе меди для замены серебра в разрывных электрических контактах (Cu-Al2O3), а также новых антифрикционных алюминиевых материалов для монометаллических подшипников скольжения
  • ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ» (Россия): исследования в области получения новых материалов для режущего инструмента, создание наноструктурированных керамических материалов для изготовления сменных многогранных режущих пластин с повышенным комплексом свойств
  • Мадридский автономный университет (Испания): исследования в области создания керамических и биоструктурированных нанокомпозитов, создание нового отказоустойчивого и износостойкого керамометаллического композита на основе оксида циркония и тантала для применения в высоконагруженных изделиях
  • Йенский университет имени Фридриха Шиллера (Германия): исследования в области создания новых композиций материалов, создание нового керамического нанокомпозита из порошков, полученных с помощью LAVA-метода (Laser evaporation method)
  • Испанский национальный центр нанотехнологий и наноматериалов CINN (Испания): получение новых керамических композитов (Al2O3-SiCw-TiC, 3Y–TZP/rGO, TiCN-NbCN-TaCN, ZrO2-Ni и под.) с повышенным комплексом механических и физических свойств
  • ФГБУН «Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН» (Россия): разработка биокомпозита с бактерицидными и высокими остеоинтеграционными свойствами
  • ООО «Ворлд Маркет» (Россия): создание новых порошковых композиций
  • АО «ЭКОС-1» (Россия): получение образцов керамических материалов путем искрового плазменного спекания
  • Nanoker Research Ltd. (Испания): исследования в области керамических режущих инструментов нового поколения, создание наноструктурированных керамических материалов Al2O3-SiCw-TiC-Ni.


Скрыть Показать полностью
Grigoriev S., Peretyagin P., Smirnov A., Solís W., Díaz L.A., Fernández A., Torrecillas R.
Effect of graphene addition on the mechanical and electrical properties of Al2O3-SiCw ceramics. Journal of the European Ceramic Society 37: 2473–2479 (2017).
Torrecillas R., Gutiérrez-González C.F., Suarez M., Pozhidaev S., Rivera S., Peretyagin P., Solís W., Díaz L.A., Fernandez A.
Effect of TiC addition on the mechanical behaviour of Al2O3–SiC whiskers composites obtained by SPS. Journal of the European Ceramic Society 36: 2149–2152 (2016).
Gutierrez-Gonzalez C. F., Smirnov A., Centeno A., Fernández A., Alonso B., Rocha V.G., Torrecillas R., Zurutuza A., Bartolome J.F.
Wear behavior of graphene/alumina composite. Ceramics International 41: 7434–7438 (2015).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория комбинаторных и геометрических структур

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»

Математика и механика

Долгопрудный

Пах Янош

США, Венгрия

2019-2021

Международная лаборатория динамических систем и приложений

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный Исследовательский Университет "Высшая Школа Экономики"

Математика и механика

Нижний Новгород

Тураев Дмитрий Владимирович

Израиль, Россия

2019-2021

Научно-исследовательская лаборатория проблем прочности, динамики и ресурса

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского»

Математика и механика

Нижний Новгород

Делль Изола Франческо

Италия

2018-2020