Научно-исследовательская и инновационная деятельность

   
    
На кафедре сформированы новые научные
направления, отвечающие современным
требованиям промышленности

 

 

 

 

 

- разработка теоретических и технологических основ создания новых материалов, в т.ч. в пленочном исполнении, с использованием механического легирования, плазмохимического синтеза и нанотехнологий;

- разработка технологических принципов и создание высокоэффективных технологий осаждения методами элионики защитно-декоративных, износо- и коррозионностойких покрытий на изделия из широкого класса материалов;

- создание новых конструкций энерго- и ресурсосберегающего дереворежущего инструмента, разработка прогрессивных технологий его упрочнения и оптимальных режимов эксплуатации.

 
Наноматериалы и нанотехнологии
 

Нанотехноло́гия — область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекуламиСовременная тенденция к миниатюризации показала, что вещество может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. Частицы размерами от 1 до 100 нанометров обычно называют «наночастицы». Так, например, оказалось, что наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы показывают удивительные оптические свойства, например, сверхтонкие пленки органических материалов применяют для производства солнечных батарей. Такие батареи, хоть и обладают сравнительно низкой квантовой эфективностью, зато более дёшевы и могут быть механически гибкими. Удается добиться взаимодействия искусственных наночастиц с природными объектами наноразмеров — белками, нуклеиновыми кислотами и др. Тщательно очищенные наночастицы могут самовыстраиваться в определённые структуры. Такая структура содержит строго упорядоченные наночастицы и также зачастую проявляет необычные свойства.

 
Разработки кафедры
 
1. Специалистами кафедры материаловедения и технологии металлов проводятся работы в направлении создания новых металлических материалов на основе алюминия и наноуглеродных материалов. Были получены опытные образцы.
 

      

                                  а                                                                     б                                                                      в    

Микроструктура образцов лигатур Al-C: а – Al + 10% фуллереновой черни, ´ 500; б – Al + 10% фуллеренов, ´ 500;
в – Al + 10% фуллереновой сажи, ´ 500

Разработанные антифрикционные композиционные материалы на основе алюминия с добавками ультрадисперсных углеродных материалов обладают повышенными свойствами, что позволяет рекомендовать их взамен деталей узлов трения из бронзы, а также алюминий-графитовых изделий. Полученные материалы могут найти широкое применение при создании объектов новой техники, отличающихся высокими техническими характеристиками, в частности, для прецизионных деталей машиностроения, изделий, работающих на трение при повышенных нагрузочно-скоростных условиях.
 
2. В результате проведения комплекса работ спеканием под высоким давлением 4 ГПа фуллереновой сажи после исчерпывающей экстракции из нее фуллеренов с добавлением 10% Fe получены образцы нанокомпозита с микротвердостью включений сверхтвердой фазы близкой к твердости алмаза, фазы-основы до 14.6 ГПа. Нанокомпозит имеет удельный вес 2.14…2.18 г/см3 и характерный стекловидный излом.
 
                                             
                                                                             а                                                                     б
 
Результаты анализа нанокомпозита Сэфс–10 масс.% Fe с использованием ПЭМ и Рамановской спектроскопии: а, б – тонкая структура и картина дифракции в ПЭМ, по стрелке 1 – нанокристаллический участок, по стрелке 2 – аморфный участок; б – картина дифракции с аморфного участка (рис. а, по стрелке 2)
 
Полученный углеродный нанокомпозит на основе C-10%Fe, является аморфным материалом, подобным стекловидному углероду, содержащим нанокристаллические включения сверхтвердой фазы. При этом, его высокая твердость является изотропной, как это характерно для аморфного алмаза. 

 

В 2016 г. кафедрой выполняются следующие
научно-исследовательские работы
 
 

   

   Задание 3.2.03 ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограммы «Материалы в технике» «Разработка составов и способов получения графитизирующих модификаторов длительного действия с использованием наноуглеродных компонентов для повышения эксплуатационных свойств изделий из чугуна».

      Научный руководитель –  к.т.н., доцент Д.В. Куис

      Краткое описание работы

 

   

 

    Задание 2.4.07 ГПНИ «Механика, металлургия, диагностика в машиностроении», подпрограммы «Металлургия» «Исследование контактной выносливости сталей ледебуритного класса с градиентом свойств по сечению для инструментальной и технологической оснастки, работающей в условиях пульсирующего нагружения при обработке металлов давлением в металлургическом производстве»

      Научный руководитель к.т.н., доцент Д.В. Куис

     Краткое описание проекта

 

   

   Задание 2.38 ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограмма «Наноматериалы и физическое материаловедение, новые материалы и технологии» «Разработка теоретических и технологических основ формирования газотермических композиционных функциональных покрытий с применением наноуглеродных компонентов»

 

      Научный руководитель –  к.т.н., доцент Д.В. Куис

     Краткое описание работы

 

   

    Задание 4.1.15 ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограммы «Плазменные и пучковые технологии» «Исследование закономерностей формирования и разработка технологических основ осаждения многокомпонентных наноструктурных покрытий в условиях бомбардировки потоком низкоэнергетичных ионов газов на деревообрабатывающий инструмент и теплонагруженные детали машин»

 

       Научный руководитель –  к.т.н., доцент Д.В. Куис

       Краткое описание работы

 

     Задание 2.51 ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограммы «Наноматериалы и физическое материаловедение, новые материалы и технологии» «Разработка консолидированных наноструктурных композиционных материалов на основе сверхтвердых фаз углерода и нитрида бора и создание на их базе режущего и формообразующего инструмента повышенной стойкости, обеспечивающего улучшение функциональных характеристик изделий общего и точного машиностроения»

 

       Научный руководитель –  д.т.н., профессор Н.А. Свидунович

       Краткое описание работы

   Задание 3.4.02 ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограммы «Материалы в технике» «Разработка комбинированных ресурсосберегающих технологий, в том числе аддитивных, изготовления и поверхностного модифицирования деталей машиностроения, наземного транспорта и сельскохозяйственной техники с использованием электронно-ионно-плазменной обработки»

 

     Научный руководитель –  вед. науч. сотр., к.т.н. С.И. Карпович

     Краткое описание работы

   Задание 3.4.19 ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограммы «Материалы в технике» «Исследование влияния режимов нанесения пленочных покрытий на микроструктуру переходной зоны и ее влияние на износостойкость в зависимости от химического состава, свойств, величины и знака напряжений на контактной поверхности, применительно к условиям работы режущего инструмента»

 

  Научный руководитель –  вед. науч. сотр., к.т.н. С.И. Карпович

  Краткое описание работы