Створення нових надтвердих керамічних матеріалів для роботи в екстремальних умовах

Номер роботи - M 52 ПОДАНА

Представлено Національним технічним університетом України "Київський політехнічний інститут".

Автор: Солодкий Є.В., к.т.н., Троснікова І.Ю., к.т.н.

Робота присвячена створенню надтвердих керамічних матеріалів з підвищеною міцністю для ефективної роботи в екстремальних умовах – великих динамічних навантаженнях, абразивного зношування в агресивному середовищі та при високих температурах. Встановлено фізико-хімічні основи отримання надтвердих керамічних матеріалів, що полягають в контрольованому керуванні структури під час спрямованої кристалізації евтектичних сплавів систем Mo-Si-В, WC-W2C та отриманні високощільної кераміки на основі В6О заданого фазового складу в умовах іскроплазмового спікання.

Синтезовано нові композиційні об’ємно армовані матеріали, що представляють собою матрицю із W2C, армовану волокнами WC, що мають в 1,5 рази вищу твердість, в 2 рази міцність та в 3 рази зносостійкість; а також сплав реліту, легований молібденом, у якого на 30-35 % вища твердість, в 1,5-2 рази міцність та на 40-50 % зносостійкість. Розроблено кераміку на основі В6О з твердістю близько 40,8±1,3 ГПа та тріщиностійкістю – 4,8±0,2 МПа•м1/2, що є вищими за світові аналоги на 35% та 20% відповідно. Виготовлена дослідна партія порошку сплаву реліту на ТОВ «Міжгалузевий науково-виробничий центр «Епсілон ЛТД» (м. Івано-Франківськ), що показала технічну і економічну доцільність нанесення зносостійких покриттів. За результатами випробувань розроблені сплави, рекомендовані до впровадження в промислове виробництво. Випробування кераміки на основі В6О проведено у лабораторії Temasek, Nanyang Technological University (Сингапур) та рекомендовано до використання у якості бронезахисту та швидкоріжучого інструменту.

Отримані матеріали можуть використовуватися за високих температур (до 1300°С), при цьому підвищуючи робочі температури на 20%, зменшуючи питому вагу конструкцій на 27% та знижуючи негативний вплив на навколишнє середовище, що, в свою чергу, демонструє їх економічну (на 20-30%), енергетичну, екологічну та технологічну ефективність.

Кількість публікацій: 31, в т.ч. за тематикою роботи 13 статей (8 - у зарубіжних виданнях), 18 тез доповідей. Загальна кількість посилань на публікації авторів складає 17 (згідно з базою даних Scopus), h-індекс = 4.