Соглашение 14.607.21.0056_этап 1
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»
по этапу № 1
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 млн. руб.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Индустриальный партнер: Закрытого акционерного общества «НЭВЗ КЕРАМИКС»
Научный руководитель: д. техн наук, профессор С.П. Буякова
Ключевые слова: теплоизоляционные керамики, градиентная структура, пористость, карбид гафния, диборид циркония, карбид циркония, оксид циркония.
1. Цель прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
Цели проекта - разработка научных принципов организации многоуровневой тепловой защиты из пористых керамических композитов, сохраняющих эксплуатационные характеристики до 3000 К, для аэрокосмических летательных аппаратов и их энергетических систем и технологических решений их получения, Создание математической модели прогнозирования эксплуатационных теплофизических и термомеханических свойств высокотемпературных композиционных материалов, учитывающей их структурную иерархию на микро- и наномасштабных уровнях в широком диапазоне изменения термодинамических параметров состояния, сред, условий нагревания и охлаждения.
Цель исследований на первом этапе выполнения ПНИ - аналитические и патентные исследования в области теплозащитных керамических материалов для ракетно-космической техники, сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований, сравнительная оценка существующих математических моделей теплофизических и термомеханических свойств высокотемпературных композиционных теплозащитных материалов, синтез, механическая обработка и исследования дисперсных систем - исходных компонентов керамических композиционных теплозащитных материалов
2. Основные результаты проекта
На данном этапе выполнения проекта проведены аналитические исследования информационных источников по направлениям: высокотемпературные кармические материалы, абляционная стойкость керамических материалов, термостойкие керамические покрытия на элементах ракетно-космической техники. Проведены патентные исследования, по направлениям патентного поиска - высокотемпературные керамические материалы, термостойкие покрытия, отобрано более 70 источников. Осуществлена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований, обеспечивающих создание нового поколения теплозащитных пористых градиентных керамических композиционных материалов. Разработан лабораторный регламент синтеза дисперсных систем - исходных компонентов теплозащитных пористых градиентных керамических композиционных материалов системы Zrm(O-B-C)n. Синтезированы порошки ZrO2 и ZrB2. Изучено влияние механической обработки на структурно-фазовое состояние порошков. Разработан лабораторный регламент механохимической обработки дисперсных систем исходных компонентов теплозащитных пористых градиентных керамических материалов. Разработана и изготовлена технологическая оснастка механохимической обработки дисперсных систем исходных элементов теплозащитной конструкции РКТ из теплозащитных пористых градиентных керамических материалов системы Zrm(O-B-C)n. Разработана технологическая документация контроля физических и технологических свойств дисперсных систем. Проведены исследовательские испытания базового компонента теплозащитных элементов ZrO2 на циклические термические воздействия. Выполненные работы и полученные результаты полностью соответствуют требованиям технического задания и календарного плана. Важным преимуществом полученных в ходе выполнения проекта результатом является разработка научно-технологических подходов к созданию сверхвысокотемпературных градиентных пористых керамических композитов для тепловой защиты энергетических систем ракетно-космической техники.
3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки
На данном этапе не предусмотрена разработка охраняемых результатов.
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 ФГБУН 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 г.);
ЗАО «Центр инновационных керамических нанотехнологий «Нанокомпозит»» (2014 г.).