ISO БПИ – БГПА - БНТУ

Университет

Одно окно

Услуги

Обучение иностранных граждан

Работодателям

Вакансии

УНИВЕРСИТЕТ

Институт повышения квалификации и переподготовки кадров по новым направлениям развития техники, технологии и экономики

НИЛ «Новые материалы и технологии» кафедры НМиТ

Адрес: 220107 г. Минск, Партизанский проспект, 77, учебный корпус №10, ауд. 404

Тел.:(+375 17) 257-76-58

E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

КАФЕДРЫ

ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ

Общая информация

Научно-исследовательская лаборатория «Новые материалы и технологии» (НИЛ НМиТ) была сформирована в составе кафедры НМиТ в 2009 году для выполнения госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских и опытно-технологических работ.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Основные направления научных исследований лаборатории:
• разработка научных и технологических принципов создания порошковых материалов широкого целевого назначения с использованием процесса сухого изостатического прессования (СИП), совершенствование технологии, оборудования и инструмента для СИП;
• исследование композиционных материалов с градиентной структурой на основе оксидной керамики с субмикронными поверхностными порами для фильтрации жидкостей и газов;
• разработка технологии и оборудования для электро-искрового легирования;
• получение керамических слоевых композитов, содержащих высокобарные фазы;
• исследование высокоэнергетических методов обработки материалов и разработка на этой основе технологий получения новых композиционных материалов и изделий из них;
• исследование процесса воздействия высокоскоростных потоков микрочастиц, в том числе «космической пыли», на металлические мишени и микросхемы с целью создания защитных экранов от повреждающего действия их такими потоками, в частности, для защиты систем управления космических аппаратов;
• исследование процессов гидратационного твердения порошковых сред;
• исследование неравновесных металлокерамических покрытий со слоевыми и фрагментарными карбоборидными структурами;
• исследование процессов гидротермального синтеза.

РУКОВОДСТВО

Руководитель подразделения
Заведующий – Ушеренко Юлия Сергеевна, кандидат технических наук
НИР и НИРС

Планом научно-исследовательской работы (НИР) НИЛ «Новые материалы и технологии» на 2016-2020 года предусмотрено выполнение 8 заданий, включенных в государственную программу научных исследований «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии»:

• «Разработка процесса получения, исследование свойств иерархической пористой структуры на поверхности пористой металлической подложки»;

• «Синтез наноструктурных композиционных материалов из механохимически активированных многокомпонентных порошков состава Al-Mе1-Mе2 для гетерогенного катализа»;

• «Разработка технологий получения функциональных пористых керамических материалов и изделий на основе корунда с композиционными мембранными покрытиями для электрохимических реакторов энергетической обработки воды, водных и других растворов, обеспечивающих синтез реагентов медицинского, биологического и технического назначения»;

• «Разработка и исследование физико-химических процессов структурной инженерии в технологиях получения абразивноизносостойких и коррозионно-эрозионноустойчивых керамических материалов на основе дисперсно-упрочненного частично стабилизированного диоксида циркония»;

• «Изучение неравновесных структур в плазменных микро- и слоевых композитах и разработка металлокерамических покрытий, не изнашивающихся в условиях абразивного трения»;

• «Создание композиционных материалов на основе инструментальных сталей для работы в условиях ударных нагрузок в строительстве»;

• «Разработка технологии обработки армированных полимерных материалов в условиях высокочастотного излучения с формированием заданного комплекса физико-химических свойств»;

• «Разработка специальных методов азотирования деталей машин сложных поверхностей с формированием композиционных покрытий».

Важнейшими результатами проведенных исследований являются:

Разработан процесс увеличения поверхности носителя с оксидно-нитридным покрытием (кольца Рашига) за счет нанесения наноструктурированного слоя из суспензии порошка алюминия с последующим гидратационным твердением в проточном паровоздушном реакторе. Пористый материал, содержащий наноструктурную составляющую, обладает высокой гидрофильностью в контакте с различными теплоносителями и способен сформировать тонкую пленку теплоносителя и тем самым существенно ускорить процесс испарения теплоносителя в тепловой трубе. Формирование наноструктуры на поверхности спеченных частиц порошка алюминия является перспективным с точки зрения повышения эффективности работы алюминиевой тепловой трубы за счет формирования бипористой структуры, содержащей транспортные и наноразмерные поры, обеспечивающие гидрофильность капиллярной структуры.

На основании проведенных исследований разработана технологическая схема формирования капиллярной структуры алюминиевой тепловой трубы (к.т.н., доцент В. Е. Романенков).

Разработаны технологические принципы формирования композиционных наноструктурированных пористых материалов методом гидратационного твердения механохимически активированных многокомпонентных порошков состава Fe-Cu-Al интегрированных с компактными и пористыми элементами конструкций, для гетерогенного катализа. Полученные фундаментальны и промежуточные результаты могут найти применение при создании промышленной технологии получения каталитически активных пористых материалов для гетерогенного катализа (к.т.н., доцент В. Е. Романенков).

Сформирована материаловедческая концепция и комплексная физико-химическая модель создания пористых проницаемых материалов (ППМ) – капилярно-проницаемых диафрагм (КПД) – твердых электролитов с тонкопленочными (мембранными) покрытиями, включающая: структурную программно-методическую формулу «состав-структура-свойство», «физико-химические процессы и механизмы структурной инженерии и структурирования», «режимы, процессы и механизмы энергетической обработки и структурирования водных растворов», «процессы и механизмы энергетического разрушения и повышение устойчивости ППМ-КПД». Изготовлены партии экспериментальных образцов с различной проницаемостью.

Созданы лабораторные и опытно – экспериментальные технологии и технологические инструкции получения пористых проницаемых материалов ППМ – капиллярно – проницаемых диафрагм КПД – твердых электролитов ТЭ с тонкими мембранными покрытиями (ТМП) (д.т.н., профессор О. П. Реут, с.н.с. В. Т. Шмурадко). Созданы и реализованы лабораторные и опытно – экспериментальные технологии получения абразивно-износостойких и химически устойчивых материалов – изделий на основе трансформационно упрочненного корнуда и диоксида циркония – дюзы и сопла для риммеров подземной проходки грунтов; уплотнительные кольца для высокооборотистых систем холодильно – морозильных установок; износостойкие поддерживающие ролики для производства металлокорда и проволоки катанки; термо – коррозионноустойчивые электроизоляторы различной формы для работы в вакуумных печах в вакуумно – восстановительных средах при термообработке бурового инструмента в среде диссоциированного ацетилена при 1050°С. В результате исследований разработан методический подход моделирования процесса тепловой обработки порошковых керамических тел, сформованных изостатическим прессованием. Изготовлены экспериментальные образцы. По результатам исследований заключены договора с АО «ГОРМАШ» (г. Белгород, РФ), ОАО РУП «БМЗ – УКХ – «БМК», (г. Жлобин) (д.т.н., профессор О. П. Реут, с.н.с. В. Т. Шмурадко).

Синтезированы оболочковые микрокомпозиты, содержащие тугоплавкие бориды, отличающиеся высоким качеством, эффективностью сфероидизации и металлизации. Выявлены особенности самоорганизации микроструктуры вблизи границы раздела матричный сплав - плакированное включение. Разработаны принципиально новые технологии получения микрокомпозитов с тугоплавкими компонентами в плазменном потоке для напыления покрытий, не подверженных изнашиванию в условиях сухого абразивного трения. Полученные результаты существенно расширяют информацию о модифицировании напыляемых материалов в плазменном потоке, что обеспечивает возможность варьирования технологическими параметрами процесса с целью формирования необходимой структуры защитных слоев. Подготовлены и переданы для испытаний опытные образцы в виде микрокомпозитов и плазменных слоевых композитов для предприятия «Данар» в Новосибирске, для С-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого и для Института космического приборостроения РКК «Энегрия». Материалы предназначены для предприятий машиностроения, металлургии, авиации, космической техники, химической промышленности, оборонной промышленности. Использование разработанных материалов позволит в 3-5 раз повысить износостойкость и жаростойкость деталей, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Уникальность разработок состоит и в широком диапазоне толщин слоевых композитов (от монослоя до 6 мм) (д.т.н. Н. А. Руденская).

Проведены исследования прошивки сталей на глубины до 200 мм и их легирование в твердом агрегатном состоянии в режиме сверхглубокого проникания за доли секунды на пушечных ускорителях. Получены зависимости изменения плотности стали, химического состава и механических свойств от состава вводимого порошкового материала. По результатам исследований изготовлены и использованы в строительстве стержни перфораторов для пробивания отверстий в бетонных плитах. При этом расход инструмента снижен в 1,79 раза (к.т.н. Ушеренко Ю.С.).

Проведены исследования по обработке армированных полимерных материалов в условиях высокочастотного излучения с формированием заданного комплекса физико-химических свойств. Установлено, что полимерные материалы не в состоянии полностью экранировать потоки высокоскоростных частиц, однако по сравнению с металлическими преградами защитная оболочка из полимерных материалов более успешно тормозит проникание таких микроударников. Наличие металлических оболочек упрощает прохождение частиц в полимерный слой, что доказывает повышенную уязвимость металло-полимерных многослойных материалов при воздействии потоков космической пыли в условиях околоземного пространства. Научная новизна исследования заключается в доказательстве того, что глубина проникания зависит от особенностей исходной структуры пластика и от элементного (химического) состава взаимодействующих зон материала матрицы и соударяющихся с ними сгустков микрочастиц. Практическая значимость работы состоит в том, что полимерные материалы могут быть использованы в комплексе в качестве элемента защитной оболочки от поражения сгустками потоков высокоскоростных частиц (космической пыли). Созданы экспериментальные образцы в виде полимерных материалов из термореактивных и термопластичных полимерных материалов, с дополнительным армированием (к.т.н. Ушеренко Ю.С.).

Проанализированы существующие методы активирования поверхностного слоя и интенсификации процесса термодиффузионного азотирования, отмечена перспективность импульсной обработки для формирования зон сверхглубокого проникновения потоком порошковых частиц. Актуализированы и выбраны режимы обработки для разных марок сталей, отмечены особенности температурно-временной зависимости и влияние легирующих элементов на процесс насыщения. Приведен анализ механизмов активации поверхности для процессов низкотемпературного термодиффузионного упрочения, в том числе проведен выбор составов активаторов, способных выдерживать высокие динамические нагрузки для процессов динамической прошивки стали сгустками порошковых частиц в твердом агрегатном состоянии. Проанализированы предпосылки управления процессами диффузии азота и других элементов, морфологией и фазовым составом образующегося слоя. Спроектирована и изготовлена оснастка для выполнения предварительной активацией образцов динамической прошивкой порошковыми материалами, обеспечивающая скорость частиц до 1000 м/с. Выявлен характер поведения зон активации при азотировании. Созданы экспериментальные образцы из углеродистой стали (прошитые сгустками порошковых частиц на основе SiC) (д.т.н., профессор Ушеренко С.М.).

СРЕДИ РАНЕЕ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕДСТАВЛЯЮТСЯ ПЕРСПЕКТИВНЫМИ СЛЕДУЮЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

• разработана маршрутная технология изготовления инструмента на основе твердых сплавов и керамики для обработки внутренних и внешних поверхностей изделий с возможностью подвода через капиллярный канал (до ~0,1 мм) смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) (программа «Материалы в технике», научный руководитель – д.т.н. Богинский Л.С.);

• разработаны композиционные материалы и технологии получения из них многофункциональных деталей для различных отраслей промышленности (жаропрочные и жаростойкие высокотемпературные тигли, чехлы для термопар, износостойкие керамические детали, работающие в условиях абразивного и сухого трения) (руководитель – с.н.с. В. Т. Шмурадко);

• по результатам исследований процесса сухого изостатического прессования (СИП) разработан ряд установок для прессования пористых порошковых изделий, позволяющих получать изделия высокого качества (основные разработчики – д.т.н., профессор Л. С. Богинский, д.т.н., профессор Е. Е. Петюшик, д.т.н., профессор О. П. Реут);

• методом СИП разработана технология изготовления электродов для электроискрового легирования (ЭИЛ) и гальванического осаждения и изготовлен соответствующий инструмент (отдельный проект НИР, научный руководитель – д.т.н. Богинский Л.С., ответственный исполнитель – к.т.н. Саранцев В.В.);

• разработаны технология и оборудование для ЭИЛ, позволяющее формировать на поверхности изделий композиционные покрытия, состоящие из ультрадисперсных зерен тугоплавких соединений распределенных в металлической матрице на основе никеля или кобальта, что позволяет восстанавливать работоспособность изношенных деталей и проводить упрочнение рабочих поверхностей новых деталей, продлить срок службы узлов и агрегатов машин (руководитель – к.т.н., доцент В. В. Саранцев);

• выполнено исследование структуры порошкововолоконных керамических композитов (волластанит), установлено влияние размера частиц кварцевого песка на их прочность, а также морфологических особенностей структуры микроармирующего наполнителя на прочность пористого материала при взаимодействии с водой (программа «Химические реагенты и материалы», научный руководитель – д.т.н Петюшик Е.Е.);

• исследованы свойства капиллярной структуры из порошков алюминия с частицами сферической формы в виде тонкого слоя (100–150 мкм), нанесенного на поверхность алюминиевой подложки, и ее устойчивость к термоударам, механизм твердения алюминиевой пудры при формировании капиллярного материала с анизотропной пористой структурой. В результате предложена новая физико-химическая модель твердения, получены основные кинетические уравнения и рассчитан коэффициент диффузии (руководитель – к.т.н., доцент В. Е. Романенков);

• на основе исследований высокоэнергетических процессов при формировании зон аномально высокого давления и перестройке структуры твердого тела, разработана технология динамического легирования металлов и сплавов, позволяющая получать композиционные материалы с различным комплексом физико-химических свойств, которые могут использоваться для изготовления деталей различного назначения (режущего инструмента в горнодобывающей промышленности, штампового инструмента в машиностроении, защитных материалов для экранов в микроэлектронике, узлов космических аппаратов (руководитель – д.т.н., профессор С. М. Ушеренко);

• при исследовании капиллярно-проницаемых диафрагм для очистки и функциональной обработки жидких сред получены материалы и изготовлены изделия на основе ZrO2 – Al2O3, которые могут быть использованы в установках энергетической обработки воды типа «Изумруд» и «АКВАЭХА» (подпрограмма «Композиционные материалы», научный руководитель – д.т.н., профессор О. П. Реут).

СОТРУДНИЧЕСТВО

НИЛ НМиТ наряду с государственными программами научных исследований выполняет хозяйственные договора, партнерские программы с различными предприятиями (организациями). Среди заказчиков, партнеров НИЛ НМиТ такие предприятия (организации) как: Коммунальное транспортное предприятие «Минсктранс», Институт порошковой металлургии НАН Беларуси, Институт катализа СО РАН, Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси, ООО «Громин», ОАО «Гродно Азот», ООО «Гомельское ПО «Кристалл», филиал ООО «Классикстройкомплект», ООО НПП «Изумруд» (г. Санкт-Петербург, РФ), Институт катализа имени Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук (г. Черноголовка, РФ), ОАО «Всероссийский теплотехнический институт» (г. Москва, РФ), ОАО РУП «БМЗ – УКХ – «БМК», (г. Жлобин), ООО "Лот-Холдинг" (РФ), ОАО «Интеграл - управляющая компания холдинга ОАО «Интеграл», АО «Белгородский завод горного машиностроения» (г. Белгород, РФ), НПО «Центр» и др.
Научно-технические разработки

Выполненные научные исследования позволили реализовать и внедрить ряд инновационных технологий и разработок, в частности:

Сухое изостатическое прессование (СИП) (pdf, 0.92MB)

Электроискровое легирование (ЭИЛ)

Новая технология гидротермального синтеза