В соответствии с Соглашением о предоставлении субсидии для финансового обеспечения (возмещения) затрат, связанных с выполнением прикладных научных исследований (проекта) в рамках реализации Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы" получатель субсидии обязан размещать на официальном сайте получателя субсидии в сети Интернет сведения о ходе выполнения прикладных научных исследований (проекта) в открытом доступе по форме, установленной Министерством образования и науки Российской Федерации (далее - Минобрнауки России).

Сайт Федеральной целевой программы Рекомендации по размещению сведений о ходе выполнения проекта

Разработка нового поколения жаропрочных материалов, в том числе наномодифицированных, на основе интерметаллидов, для аддитивных 3d- технологий

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 22 июля 2014 г № 14.578.21.0040 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 5 в период с 01.07.2016 г по 31.12.2016 г выполнялись следующие работы:

1. 
Разработаны программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов ЖМ в виде гранул, включая измерения зернистости гранул, формы частиц, содержания примесей, относительной насыпной плотности.
2. Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов ЖМ в виде гранул на основе алюминида никеля и алюминида титана по определению зернистости, формы частиц, содержания примесей, относительной насыпной плотности.
3. Разработаны лабораторные регламенты на процесс получения экспериментальных образцов гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости из ЖМ с использованием интегральной технологической цепочки, включающей синтез полуфабриката в виде слитка, его переплав, центробежное распыление.
4. Разработан лабораторный регламент на процесс получения экспериментальных образцов гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости из ЖМ с использованием интегральной технологической цепочки, включающей синтез полуфабриката в виде порошка, изготовление из него электрода, центробежное распыление.
5. Выполнена оценка полноты решения задачи и достижения поставленных целей ПНИ.
6. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – организации реального сектора экономики.
7. Разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии получения нового поколения жаропрочных материалов на основе алюминидов никеля и титана, для аддитивных 3d- технологий».
8. Сделаны обобщение и выводы по результатам ПНИ.
9. Проведена оптимизация на промышленной установке технологических режимов центробежного распыления спеченного электрода из сплава 4822.
10. Проведен сравнительный анализ характеристик гранул из ЖМ на основе алюминида титана, полученных из спеченного и литого электрода.
11. Проведено материально-техническое обеспечение выполнения работ этапа.


При этом были получены следующие результаты:

Разработана Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов ЖМ в виде гранул, включающая измерения зернистости гранул, формы частиц, содержания примесей, относительной насыпной плотности № 001.2016 ПМ и проведены исследовательские испытания.

По результатам испытаний установлено, что экспериментальные образцы гранул из сплава CompoNiAl-M5 на основе алюминида никеля обладают зернистостью 125-250 мкм, максимальным отклонением размера гранул от среднего значения в 34 %, фактор формы частиц имеет значение 1,09, что соответствует правильной сферической форме, относительная насыпная плотность гранул составляет 61,82 %, а содержание кислорода, азота и углерода – 0,0043, 0,00061 и 0,017 % соответственно. Экспериментальные образцы гранул из сплава 4822 на основе алюминида титана обладают зернистостью 140-250 мкм, максимальным отклонением размера гранул от среднего значения в 29 %, фактор формы частиц равен 1,07, что также соответствует правильной сферической форме, относительная насыпная плотность гранул составляет 57,03 %, содержание кислорода, азота и углерода – 0,17,  0,057 и 0,07 % соответственно. По результатам исследовательских испытаний сделаи вывод о том, что экспериментальные образцы гранул полностью удовлетворяют требованиям Технического задания.

Разработаны лабораторные регламенты на процессы получения экспериментальных образцов гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости из жаропрочного материала на основе алюминида никеля (сплав CompoNiAl-M5) и на основе алюминида титана (сплав 4822) с использованием интегральной технологической цепочки, включающей синтез полуфабриката в виде слитка, его переплав, центробежное распыление № 001-02066500-2016 и № 002-02066500-2016. А также разработал лабораторный регламент на процесс получения экспериментальных образцов гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости из жаропрочного материала на основе алюминида титана (сплав 4822) с использованием интегральной технологической цепочки, включающей синтез полуфабриката в виде порошка, изготовление из него электрода, центробежное распыление           № 003-02066500-2016.

Проведена оценка полноты решения поставленных задач и достижения целей ПНИ. По результатам которой сделан вывод, что все поставленные задачи полностью решены, а достигнутый результат не имеет аналогов и перспективен для коммерциализации. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – ОАО «Композит». Показано, что потребность в порошках жаропрочных титановых и никелевых сплавов в 2017 г. составит примерно 10 т., к 2020 г. потребность в этих порошках возрастет более чем в четыре раза. Оценочная потребность ракетно-космической отрасли по данным ОАО «Композит» в сферических гранулах из жаропрочных сплавов на интерметаллидной основе, в том числе 4822 на основе алюминида титана и CompoNiAl-М5 на основе алюминида никеля, на данный момент составляет не менее 2 т/год. Сделан вывод, что для обеспечения производительности на уровне 2-10 т/год необходимо проведение ОТР, направленных не только на разработку опытно-промышленной интегральной технологии, но и на создание опытного производственного участка центробежного СВС- литья на производственной базе ОАО «Композит». Для обеспечения не высокой производительности на уровне 25-30 кг/мес. целесообразным является использование производственных мощностей, имеющихся у Соисполнителя проекта ИСМАН, который располагает всем необходимым технологическим оборудованием для реализации первой стадии интегральной технологии – изготовление полуфабрикатов в виде слитков методом центробежного СВС- литья. Даны рекомендации по использованию разработанных узкофракционных гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости из жаропрочных сплавов 4822 на основе алюминида титана и CompoNiAl-М5 на основе алюминида никеля для изготовления по технологии СЭЛС ряда статорных и роторных деталей ТНА ЖРД, а также деталей ГТД, работающих при повышенных температурах в окислительной атмосфере. Разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии получения нового поколения жаропрочных материалов на основе алюминидов никеля и титана, для аддитивных 3d- технологий». Основной целью проведения ОТР является разработка интегральной промышленной технологии получения узкофракционных гранул правильной сферической формы и регламентированной зернистости, из жаропрочных материалов  на основе алюминида никеля и алюминида титана включающей: синтез полуфабриката из оксидного сырья методом СВС- металлургии, изготовление электрода путем гомогенизирующего индукционного переплава полуфабриката и плазменное центробежное распыление электрода. Проведено обобщение и сделаны выводы по результатам ПНИ.

Индустриальным партнером проекта ОАО «Композит» проведены работы по оптимизации технологических режимов центробежного распыления спеченного электрода на основе алюминида титана на промышленной установке УЦР-9И. По результатам проведенных исследований установлены оптимальные режимы распыления спеченных электродов из сплава 4822, в том числе наномодифицированного Y2O3, на промышленной установке УЦР-9И: частота вращения электрода n = 22000 об/мин, сила тока дуги плазмотрона I = 1500 А, что соответствует мощности плазмотрона 75 кВт. Распыление электрода по оптимальному режиму обеспечивает выход фракций менее 100 мкм и 100-250 мкм в 15 и 78 % соответственно. По результатам сопоставления технологических режимов центробежного распыления литого и спеченного электрода установлено, что порошковые электроды удовлетворительно распыляются при более высокоэнергитических и высокочастотных режимах, что связано с их более высокой прочностью по сравнению с литыми электродами. Однако фракционный состав гранул, полученных из порошковых электродов, отличается большей крупностью частиц, чем в случае распыления литых электродов. Проведен сравнительный анализ характеристик гранул из ЖМ на оснвое алюминида титана, полученных из спеченного электрода и литого электрода. Показано, что вне зависимости от метода получения электрода, синтезированные гранулы имеют сферическую форму, однако гранулы из литого электрода обладают меньшим средним размером зерна и более узким фракционным составом. 

Полученные результаты полностью соответствуют требованиям предъявляемым к проекту, а объект разработки по своим качествам превосходит технический уровень аналогичных отечественных и зарубежных образцов.



Категории