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

Приглашенный ученый Качанов Марк Лазаревич США
Номер договора
14.Z50.31.0036
Период реализации проекта
2017-2021

По данным на 15.02.2021

41
Количество специалистов
29
научных публикаций
11
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Традиционными конструкционными материалами узлов транспортных средств в транспортно-технологических комплексах Арктических районов являются металлические сплавы: алюминиевые, стальные и титановые. Для Арктических районов характерно сочетание трех крайне неблагоприятных факторов: низкой температуры, больших механических нагрузок от ледовых масс и агрессивное воздействие среды. Использование традиционных материалов ограничено их эксплуатационными характеристиками: интенсивной коррозией, их охрупчиванием при низких температурах, а также их дорогостоящим производством. Это вызывает интерес к новым конструкционным материалам – прежде всего, керамикам и композитам. Сотрудники лаборатории исследуют влияние экстремальных режимов эксплуатации на поведение таких материалов. Исследования ученых позволит создавать новые материалы для машин и установок арктического назначения.

Название проекта: Создание научной лаборатории композиционных и керамических материалов с применением к арктическим транспортным средствам (LCCM)

Приоритет СНТР: а, е

Цели и задачи

Направления исследований: Исследование применимости композитных материалов и пористых керамик для использования в транспортно-технологических комплексах арктических районов, для которых характерно сочетание трех неблагоприятных факторов: низкой температуры, больших механических нагрузок от ледовых масс и агрессивного воздействия среды

Цель проекта: Создание лаборатории мирового уровня в области композиционных и керамических материалов для транспортных средств и конструкций, работающих в условиях Арктики при низких температурах, агрессивном влиянии морской воды и больших механических нагрузках

Практическое значение исследования

Научные результаты:

1. Разработано описание существенных деталей форм микротрещин зигзагообразной геометрии; разработан метод расчёта геометрических нерегулярностей и сложных геометрий микроструктур.

2. Получены описание модели и результаты исследований междиффузионного процесса влагонасыщения для однородных сред, а также для неоднородных сред с микроструктурой.

Получены описание модели и результаты исследований влияния концентрации влагонасыщения на физико-механические характеристики компонент композита и композиционного материала в целом с учётом структуры композиционного материала.

Получены результаты моделирования влияния фазовых переходов на особенности деформирования с учётом уровня концентрации влаги, а также результаты моделирования уровня собственных деформаций и учёта поврежденности, связанной с этим на особенности деформирования, в том числе в условиях эффектов многократного перехода «через ноль».

3. Изучена радиационно-химическая антифрикционная нанофункционализация материалов и изделий, в том числе с привлечением сторонних организаций:

  • разработаны эффективные режимы применения ионизирующего излучения при радиационно-химической объемной (3D) функционализации исходных материалов и изделий из композиционной керамики.

  • проанализирован промышленный регламент изготовления втулок подшипников «сухого» скольжения, изготовленных из керамики, и используемые материалы с целью определения потенциальных «точек реальной интеграции» технологии радиационно-химической объемной (3D) антифрикционной функционализации в промышленный процесс.

Результат: Разработано описание эффективных режимов применения ионизирующего излучения при радиационно-химической объемной (3D) функционализации исходных материалов и изделий из композиционной керамики.

Определён максимально эффективный режим применения ионизирующего излучения при радиационно-химической объемной (3D) функционализации исходных материалов и изделий из композиционной керамики [ZrO2 (5% Y2O3)] с целью достижения заданных антифрикционных характеристик на трех возможных стадиях внедрения технологии (предобработка, обработка in situ, пост-обработка):

  • Поглощенные дозы (для порошковых материалов и поверхности готовых изделий).

  • Типы ионизирующего излучения (гамма, излучение ускоренных электронов).

Проведены эксперименты по радиационно-химическому синтезу в обратных мицеллах («микрореакторах») контрольных образцов НЧ металлов (или оксидов, или биметаллов) со средним размером частиц ~2.5-10.0 нм, способных обеспечить улучшение антифрикционных свойств поверхностного слоя втулок подшипников скольжения, изготовленных из керамики на основе ZrO2 (5% Y2O3) за счет нанотехнологических компонентов с целью выявления оптимального состава, структуры металлосодержащих нанокомпозитных функциональных (антифрикционных) компонентов композиционного материала (или покрытия) на основе композиционной керамики и полимерных композитов:

  • «оболочка-ядро», сплав, слои.

  • наноструктуры на основе вольфрама, молибдена и их комбинаций, включая вспомогательные металлы (например, железо, рений) или диоксиды кремния и циркония и др.

  • оценка целесообразности применения графеновых нанохлопьев в антифрикционных композитах.

Внедрение результатов исследования:

Получены результаты анализа промышленного регламента изготовления втулок подшипников «сухого» скольжения, изготовленных из керамики для предприятий атомной промышленности.

Образование и переподготовка кадров: 

2017 год: стажировка членов коллектива в Государственном научном учреждение "Объединенный институт машиностроения Национальной академии Беларуси" по темам: "Надежность, динамика, прочность, износостойкость машин", "Машиностроительные материалы и технологии" (2 чел).

2018 год: проведена защита кандидатской диссертации члена коллектива. С целью повышения квалификации члены коллектива (13 чел.) принимали участие в семинаре на тему «Лазерные технологии в промышленности», Всероссийском фестивале молодежных инноваций «ИнноФест», Программе Открытого университета Сколково «Innovation Workshop».

Были разработаны авторские курсы и проведено обучение по темам: "Математическое моделирование физических и инженерных проблем", "Введение в механику материалов"

2019 год: 21 член коллектива прошли повышение квалификации.

Были разработаны авторские курсы и проведено обучение по темам: «Микромеханика материалов», «Материалы устойчивые к воздействию температуры и коррозионно-активной внешней рабочей среды», «Технология и оборудование сварки специальных сталей и пластмасс», «Специальные виды сварки, пайки и газопламенной обработки»

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В рамках выполнения проекта была создана Климатическая камера. В камере проведены испытания гражданской и военной техники при низких температурах до -40 град.

Лаборатория оснащена современных научно-исследовательских оборудованием (Автоматическая лазерная установка, Твердомер для микро и макро нагрузок для шкал Виккерса, Кнупа и Бринеля в комплекте, Оборудование для подготовки образцов из композитных материалов и оборудование для климатических испытаний, 3D – сканер и т.д.) и программным обеспечением (Comsol Multiphysics).

Сотрудничество:

Проводятся совместные исследования в интересах атомной промышленности совместно с Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук.

Скрыть Показать полностью
S.Lurie, D.Volkov-Bogorodskiy, Y.Solyaev, A.Koshurina, M.Krasheninnikov
2020. Impact behavior of a stiffened shell structure with optimized GFRP corrugated sandwich panel skins, Composite Structures, v. 248, 112479. DOI:10.1016/j.compstruct.2020.112479 (Impact Factor: 5.318, Q1)
Malikan, M., Uglov, N. S., & Eremeyev, V. A.
(2020). On instabilities and post-buckling of piezomagnetic and flexomagnetic nanostructures. International Journal of Engineering Science, 157, 103395. DOI:10.1016/j.ijengsci.2020.103395 (Impact Factor: 9.219, Q1)
S.A. Lurie, Yu.O. Solyaev, A.A. Koshurina, V.F. Formalev, V.D. Dobryanskiy, M.L. Kachanov.
2017. Design of the corrugated-core sandwich panel with external active cooling syste, Composite Structures, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.12.082 (Impact Factor: 4,094, Q1)
S.Lurie, Y.Solyaev
Influence of mean distance between fibers on the effective gas thermal conductivity in highly porous fibrous materials, International Journal of Heat and Mass Transfer, (Impact Factor: 3,626, Q1)
Y. Pronina, A. Maksimov, M. Kachanov
2020. Crack approaching a domain having the same elastic properties but different fracture toughness: Crack deflection vs penetration. International Journal of Engineering Science, Volume 156, November 2020, 103374. DOI:10.1016/j.ijengsci.2020.103374 (Impact Factor: 9.219, Q1)
M. Martyniuk, M. Kachanov
2019. Elastic compliances and stress intensity factors of multi-link zig-zag cracks, International Journal of Engineering Science, doi.org/10.1016/j.ijengsci.2020.103225
M. Martyniuk, M. Kachanov
2019. On elastic compliances and stress intensity factors of “zig-zag” cracks, Engineering Fracture Mechanics, doi.org/10.1016/j.engfracmech.2019.106777
Фотоальбомы
Четверг , 26.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Научно-исследовательская лаборатория механики биосовместимых материалов и устройств

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"

Механика и машиностроение

Пермь

Зильбершмидт Вадим Владимирович

Великобритания, Россия

2021-2023

Цифровизация, анализ и синтез сложных механических систем, сетей и сред

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук

Механика и машиностроение

Санкт-Петербург

Фридман Эмилия Моисеевна

Израиль, Россия

2021-2023

Лаборатория механики биосовместимых материалов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет»

Механика и машиностроение

Ростов-на-Дону

Свэйн Майкл Винцент

Австралия

2018-2022