Результат. Соглашение № 14.607.21....

Результат. Соглашение № 14.607.21.0056_этап 4

Резюме проекта, выполняемого в рамках ФЦП

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»

по этапу № 4

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.607.21.0056

Тема: «Разработка керамических элементов Zrm(O-B-C)n конструкций тепловой защиты и технологии их получения для эффективной тепловой защиты аэрокосмических летательных аппаратов и их энергетических систем»

Приоритетное направление: Транспортные и космические системы

Критическая технология: Технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения

Период выполнения: 08.09.2014 г. - 31.12.2016 г.

Плановое финансирование проекта: 94,05 млн. руб.:

Бюджетные средства 59,05 млн. руб.,

Внебюджетные средства 35,00 млн. руб.

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Индустриальный партнер: Закрытое акционерное общество «НЭВЗ КЕРАМИКС»

Ключевые слова: теплоизоляционные керамики, градиентная структура, пористость, карбид гафния, диборид циркония, карбид циркония, оксид циркония.

1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

Реализация проекта направлена на решение проблемы, заключающейся в увеличении эффективности тепловой защиты энергетических систем ракетно-космической техники.

Целью реализуемого проекта является - обеспечение работоспособности неохлаждаемых теплонапряжённых элементов конструкций ракетно-космической техники из керамических и углерод-керамических композиционных материалов с помощью организации эффективной многоуровневой защиты их поверхности. Разработка технологии получения теплозащитных пористых градиентных теплозащитных керамических материалов системы Zrm(O-B-C)n с HfC покрытием устойчивым к термическим воздействиям до 3000 К.

Реализация проекта обеспечит разработку комплекса базовых технологических решений для создания, нового поколения теплоизоляционных керамических композиционных материалов и термостойких покрытий, работоспособных в агрессивных средах при температурах не менее 3000 К, отличающихся повышенной термостойкостью, высокими удельными термомеханическими характеристиками.

2. Основные результаты проекта

Разработан лабораторный технологический регламент получения пористых градиентных керамических композиционных материалов системы Zrm(O-B-C)n методом прямого формования и последующего высокотемпературного спекания в защитной атмосфере. Получено 24 серии экспериментальных лабораторных образцов теплозащитных пористых градиентных керамических композиционных материалов, отличающихся соотношением компонентов и технологическими режимами получения. Во всех исследованных образцах градиентных керамических композиционных материалов системы Zrm(O-B-C)n формируется качественная бездефектная граница раздела между слоями ZrC и ZrB2. Разработана математическая модель прогноза теплофизических и термомеханических свойств пористых градиентных высокотемпературных композиционных материалов и покрытий. Показано, что влияние неоднородности границ раздела оказывается существенным лишь на начальной стадии процесса нагрева композита. Сформировано термозащитное покрытие HfC на пористых градиентных керамических материалах системы Zrm(O-B-C)n. Получены лабораторные образцы элемента тепловой защиты РКТ из теплозащитного пористого градиентного керамического материала системы Zrm(O-B-C)n с термостойким покрытием. Неоспоримым преимуществом разработанных в ходе выполнения проекта теплозащитных керамических материалов стало наличие градиентной структуры обеспечивающей аномально низкую теплопроводность и стойкость к сверхвысокотемпературным воздействиям. Полученные в ходе выполнения ПНИ научные результаты полностью соответствуют требованиям технического задания. Исследования на отчётном этапе выполнены в полном объёме и в соответствии с Техническим заданием.

3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

Программа ЭВМ «Расчёт теплофизических и термомеханических свойств пористых слоевых композиционных высокотемпературных материалов», Свидетельство о регистрации № 2016610403 от 11.01.2016 г.

Секрет производства (Ноу-Хау) «Состав и технологические режимы получения поритстых градиентных керамических материалов системы Zrm(O-B-C)n методом инжекционного формования».

4. Назначение и область применения результатов проекта

Разработанные при выполнении исследований технологические подходы и инженерные решения получения пористых и градиентных термостойких керамических композиционных материалов системы Zrm(O-B-C)n с термостойкими покрытием могут быть унифицированы в различных областях техники и ориентированы на использование отечественной сырьевой базы, что явится весомой альтернативой импортируемым керамическим наукоёмким изделиям фирм экспортёров CeramTec (США), Morgan (England), Swerea IVF (Sweden).

5. Эффекты от внедрения результатов проекта

Создание по результатам проекта наукоемкой продукции и интеллектуальной собственности (патентов) обеспечит в дальнейшем перспективу коммерциализации, включая оформление лицензионных соглашений с потенциальными заказчиками на технологии производства керамических композиционных материалов и изделий из них. Коммерциализация в экономическом секторе результатов работы в объёмах, возможных в условиях комплекса предприятий ракетно-космического комплекса, двигателестроения, машиностроения, энергетики и др. областях индустрии, обеспечит социально-экономический эффект, исчисляемый в миллионах рублей при широком внедрении результатов, как на внутреннем рынке, так и на внешнем рынках, при заключении договоров и контрактов.

6. Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Возможные формы коммерциализации результатов проекта: уступка патентных прав; проведение НИОКР по заказу промышленных предприятий; образование малых инновационных предприятий на базе ИФПМ СО РАН. Начиная с 2020 г. общая сумма объема реализации товарной продукции, созданной с использованием разработанных в проекте технологий и конструктивных решений, в стоимостном выражении должна составлять не менее 300 млн. руб. в год. Оценочный объём отечественного рынка изделий из теплоизоляционных керамических композиционных материалов высокотемпературного назначения практически не освоен отечественным производителем и составит в 2017 - 2020 гг. до 100 тысяч единиц изделий или около 450 млн. руб./год.

7. Наличие соисполнителей

7.1 Национальный исследовательский Томский государственный университет (2014 - 2016 гг.);

7.2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (2016 г.).

Назад