Результаты 14.604.21.0158
Резюме проекта,
выполняемого в рамках ФЦП
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития
научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»
Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.604.21.0158
Тема: Разработка и создание нового поколения бимодальных металлопорошковых
композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем
Приоритетное направление: Индустрия наносистем
Критическая технология: Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов
Период выполнения: 26 сентября 2017 г. - 30 июня 2020 г.
Плановое финансирование проекта: 32,856 млн руб.
Бюджетные средства: 16,428 млн руб.
Внебюджетные средства: 16,428 млн руб.
Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Индустриальный партнер: Общество с ограниченной ответственностью «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Ключевые слова: Металлопорошковые композиции, наночастицы, микрочастицы, аддитивные технологии, угар химических элементов, формование деталей, селективное лазерное спекание, экструзия материалов, электрический взрыв проволок
1 Цель проекта
Проект направлен на решение проблемы создания нового поколения бимодальных металлопорошковых композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем.
Целью реализуемого проекта является разработка металлопорошковых композиций нового поколения, предназначенных для аддитивных технологий синтеза деталей сложных технических систем и обеспечивающих угар химических элементов не более 15 %, плотность материала детали не менее 95 %, шероховатость поверхности детали не более 10 мкм.
2 Основные результаты проекта
Этап 1 (26.09.2017 г. - 31.12.2017 г.)
Выбран и обоснован метод получения бимодальных порошков на основе нано- и микрочастиц с требуемым распределением частиц по размерам. Показано, что бимодальные порошки могут быть получены прямым синтезом при электровзрывном диспергировании проволоки.
Разработан предварительный состав бимодальных металлопорошковых композиций: средний размер наночастиц 70-80 нм, средний размер микрочастиц до 5 мкм, содержание пластифицирующей добавки не менее 5 мас. %.
Разработана эскизно-конструкторская документация, изготовлен и испытан лабораторный стенд для получения бимодальных порошков с производительностью 0,2-0,5 кг/ч. Получены образцы бимодальных порошков и проведен их предварительный анализ. Установлено, что наночастицы расположены на поверхности микрочастиц в виде оболочки и занимают поровое пространство между частицами. Образцы бимодальных металлопорошковых композиций получены впервые.
Бимодальные металлопорошковые композиции являются новым поколением материалов для аддитивных технологий и не имеют мировых аналогов.
Этап 2 (01.01.2018 г. - 31.12.2018 г.)
Впервые установлены электрофизические параметры и оптимальные режимы электровзрывного диспергирования проволок, позволяющие получать бимодальные порошки с заданным распределением нано- и микрочастиц. Определены геометрические размеры диспергируемых проволок сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ и 316L, емкость конденсатора и напряжение.
Разработан лабораторный регламент, получены и исследованы экспериментальные образцы бимодальных порошков из нано- и микрочастиц. Установлено, что содержание наночастиц в порошках составляет 18-20 %, средний размер наночастиц - 70-80 нм, размер микрочастиц не превышает 5 мкм, содержание кислорода в бимодальных порошках сплавов ХН70Ю и ХН60ВТ составляет 0,46-0,48 %, в 316L - 1,85 %.
Впервые показано, что селективное лазерное сплавление является перспективным методом формования деталей из бимодальных порошков сплавов.
Разработан метод микрокапсуляции бимодальных порошков для предотвращения окисления частиц. Разработана эскизная конструкторская документация экспериментального образца установки для получения бимодальных микрокапсулированных порошков с производительностью 0,5 - 1,0 кг/ч.
Результаты, полученные за отчетные периоды, выполнены на высоком научно-техническом уровне, соответствуют техническому заданию и плану-графику исполнения обязательств.
3 Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках проекта
Ноу-хау, приказ о введении коммерческой тайны № 102-од от 29.06.2018 г. «Способ регулирования содержания кислорода в бимодальных порошках сплава 316L».
Изобретение, заявка № 2018144167 от 13.12.2018 г. «Способ получения металлического порошка и устройство для его осуществления», РФ.
Изобретение, патент № 2675188 от 17.12.2018 г. «Устройство и способ для получения порошковых материалов на основе нано- и микрочастиц путем электрического взрыва проволоки», РФ.
4 Назначение и область применения результатов проекта
Потенциальными потребителями научно-технических результатов проекта являются предприятия авиационной промышленности, ракетно-космического комплекса, автомобильной промышленности и судостроения.
Поставщиком металлопорошковых композиций для потенциальных потребителей будет выступать Индустриальный партнер проекта ООО «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ». По завершению проекта компания организует производство бимодальных порошков на основе нано- и микрочастиц жаропрочного сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ, 316L и металлопорошковых композиций на их основе.
5 Эффекты от внедрения результатов проекта
Промышленное внедрение бимодальных композиций позволит осуществить производство отечественной продукции с новыми потребительскими свойствами, увеличит доступность для потребителя кастомизированных изделий в машиностроении, здравоохранении и производстве потребительских товаров, снизит сроки и стоимость их изготовления. Новые металлопорошковые композиции на основе нано- и микрочастиц имеют экспортный потенциал в связи с отсутствием аналогов на международном рынке бимодальных металлопорошковых композиций.
6 Формы и объемы коммерциализации результатов проекта
Запуск производства металлопорошковых композиций на основе бимодальных порошков планируется осуществить в 2020 г. Планируемый суммарный объем продаж до 2025 г. - не менее 160 млн руб.
7 Наличие соисполнителей
На этапе 1 соисполнители не привлекались.
Резюме проекта,
выполняемого в рамках ФЦП
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития
научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»
итоговое
Номер соглашения ЭБ 075-15-2019-1263, внутренний номер соглашения 14.604.21.0158
Тема: Разработка и создание нового поколения бимодальных металлопорошковых
композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем
Приоритетное направление: Индустрия наносистем
Критическая технология: Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов
Период выполнения: 26 сентября 2017 г. - 30 июня 2020 г.
Плановое финансирование проекта: 32,856 млн руб.
Бюджетные средства: 16,428 млн руб.
Внебюджетные средства:16,428 млн руб.
Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Индустриальный партнер: Общество с ограниченной ответственностью «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Ключевые слова: Металлопорошковые композиции, наночастицы, микрочастицы, аддитивные технологии, угар химических элементов, формование деталей, селективное лазерное спекание, экструзия материалов, электрический взрыв проволок
1 Цель проекта
Проект направлен на решение проблемы создания нового поколения бимодальных металлопорошковых композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем.
Целью реализуемого проекта является разработка металлопорошковых композиций нового поколения, предназначенных для аддитивных технологий синтеза деталей сложных технических систем и обеспечивающих угар химических элементов не более 15 %, плотность материала детали не менее 95 %, шероховатость поверхности детали не более 10 мкм.
2 Основные результаты проекта
Впервые установлены электрофизические параметры и оптимальные режимы электровзрывного диспергирования проволок, позволяющие получать бимодальные порошки на основе нано- и микрочастиц сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ, 316L. Разработаны составы и изготовлены экспериментальные образцы металлопорошковых композиций на основе бимодальных микрокапсулированных порошков сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ, 316L с содержанием нано- и микрочастиц не менее 93 % масс.
Впервые с помощью моделирования методом наплавления (FDM) металлопорошковых композиций изготовлены образцы сложнопрофильных деталей. Выбраны режимы аддитивного формования: диаметр фильеры 0,3 мм, высота слоя 0,1 мм, температура печати 149-150 °С, температура стола 90 °С. Установлено, что плотность материала сложнопрофильной детали из сплава ХН70Ю составила 96-99% от теоретической, шероховатость 2,3-6,4 мкм; плотность деталей из сплава ХН60ВТ - 95-98 %, шероховатость 4,5-6,4 мкм; плотность деталей из сплава 316L - 96-98 %, шероховатость 2,5-4,5 мкм; угар химических элементов для сплава ХН70Ю составил 8,1 - 8,9 %, ХН60ВТ - 7,7 - 8,6 %; 316L - 7,5 - 8,2 %.
Разработана эскизно-конструкторская документация, изготовлен и испытан экспериментальный образец установки для получения бимодальных микрокапсулированных порошков из нано- и микрочастиц сплавов с производительностью 0,5-1,0 кг/ч.
Разработаны рекомендации по практическому применению результатов исследования, разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме исследования.
Результаты, полученные за отчетный период, выполнены на высоком научно-техническом уровне, соответствуют техническому заданию и плану-графику исполнения обязательств.
3 Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках проекта
Изобретение, патент № 2675188 от 17.12.2018 г. «Устройство и способ для получения порошковых материалов на основе нано- и микрочастиц путем электрического взрыва проволоки», РФ.
Изобретение, патент № 2699886 от 11.09.2019 г. «Способ получения металлического порошка и устройство для его осуществления», РФ.
Ноу-хау, приказ № 102-од от 29.06.2018 г. «Способ регулирования содержания кислорода в бимодальных порошках сплава 316L».
Ноу-хау, приказ № 71а-од от 10.06.2019 г. «Способ получения гранулированной металлопорошковой композиции (фидстока) и композиция, полученная данным способом»
Ноу-хау, приказ № 121-од от 06.08.2019 г. «Методика дебиндинга и спекания формованных образцов из металлопорошковой композиции».
Ноу-хау, приказ № 122-од от 07.08.2019 г. «Методика получения гранул металлопорошковой композиции».
4 Назначение и область применения результатов проекта
Потенциальными потребителями научно-технических результатов проекта являются предприятия авиационной промышленности, ракетно-космического комплекса, автомобильной промышленности и судостроения.
Поставщиком металлопорошковых композиций для потенциальных потребителей будет выступать Индустриальный партнер проекта ООО «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ». По завершению проекта компания организует производство бимодальных порошков на основе нано- и микрочастиц жаропрочного сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ, 316L и металлопорошковых композиций на их основе.
5 Эффекты от внедрения результатов проекта
Промышленное внедрение бимодальных композиций позволит осуществить производство отечественной продукции с новыми потребительскими свойствами, увеличит доступность для потребителя кастомизированных изделий в машиностроении, здравоохранении и производстве потребительских товаров, снизит сроки и стоимость их изготовления. Новые металлопорошковые композиции на основе нано- и микрочастиц имеют экспортный потенциал в связи с отсутствием аналогов на международном рынке бимодальных металлопорошковых композиций.
6 Формы и объемы коммерциализации результатов проекта
Запуск производства металлопорошковых композиций на основе бимодальных порошков планируется осуществить в 2020 г. Планируемый суммарный объем продаж до 2025 г. - не менее 160 млн руб.
7 Наличие соисполнителей
На этапе 3 соисполнители не привлекались.