Паспорт проекта

Название проекта

Керамические конструкционные наноматериалы;

Металлические катализаторы;

Реакционные нанофольги

Соединение тугоплавких и разнородных материалов.

НИЦ "Керамические конструкционные наноматериалы"

Руководители проекта

д.ф.-м.н., проф. Мукасьян Александр Сергеевич

Цели проекта

Исследование фундаментальных механизмов само-поддерживающихся гетерогенных реакций в наноструктурированных средах с целью создания эффективных технологий получения новых материалов в режиме горения. Исследования механизмов массопереноса в гетерогенных наноструктурных средах в условиях искрового плазменного спекания с целью создания технологий получения беспористых и функционально градиентных наноматериалов с улучшенными физико-механическими свойствами.   Важной частью проекта является подготовка специалистов в области получения и исследования новых наноматериалов. 

Задачи проекта

Первое направление: Керамические нано материалы. В 2014-2015 годах планируется решение следующих конкретных фундаментальных и прикладных задач:

 

        Исследования влияние параметров высокоэнергетического механической обработки (ВЭМО) на нано-структуру и реакционную способность композиционных частиц в следующих реакционных бинарных системах Ti-Si; B-C; Cu-Cr; Si-C; Ni-Al.

        Исследование влияния параметров искрового плазменного спения (ИПС) (скорости прогрева, температуры, прилагаемой внешней нагрузки) на кинетику консолидации следующих нано-структурированных комозиционных реакционных порошков Si/C; B/C; Ni/Al; Ti/Si; Cu/Cr.

        Создание технологических основ для эффективного получения, беспористых наноструктурированных материалов на основе карбидов кремния и бора, и интерметаллидов в системе никель-алюминий и хром -медь.

 

Работы по второму направлению, Металлические катализаторы, будут также нацелены на исследования ряда конкретных фундаментальных и прикладных задач:

 

        Исследование механизмы структурообразования металлических (Ni, Cu, Fe) нано- фаз при горении реакционных растворов, импрегнированных в нанопористые (SiO2, CeO, Al2O3) среды;

        Создание технологических основ для получения высокоэффективных катализаторов для получения водорода из различных спиртов и биомасс;

        Исследования принципиальной возможности получения тонких покрытий с использованием метода горения растворов.

 

План работы по третьему направлению: Соединение тугоплавких и разнородных материалов, предусматривает решение следующих фундаментальных и прикладных задач:

 

        Экспериментальные исследования процессов формирования кристаллической структуры и микроструктуры многослойных реакционных нано фольг в системах Ti-Si, Ni-Al;

        Исследование влияния микроструктуры реакционных нанофольг на кинетику их горения;

        Создание технологических основ для разработки эффективных методов по соединению таких тугоплавких материалов как углерод-углеродный композит.

Уникальность проекта

Создание нового научного технологического направления “Наноматериалы: Синтез Горением” в НИТУ «МИСиС» на базе НИЦ «Конструкционные Керамические Наноматериалы» позволят вести   уникальные исследования в области синтеза наноматериалов в режиме горения, которые также активно ведутся в лабораториях университетов США, Китая и Индии. В НИЦ выделено несколько перспективных и уникальных направлений, включающие (а) химически активированный синтез в гетерогенных безгазовых системах, (б) горение золь-гелиевых растворов и (в) горение реактивных нано-пленках.  Как, в частности, показали недавние работы научного руководителя проекта в этих трех направлениях получены принципиально новые результаты, позволяющие прогнозировать создание уникальных эффективных технологий получения неоксидных наноматериалов, включая чистые металлы, сплавы, а также керамики и композиты на их основе.  

Актуальность проекта

•    Конструкционные материалы на основе карбидов кремния и бора имеют уникальный спектр свойств, включающий малый удельный вес, высокую прочность и твердость, жаропрочность и стойкость к окислению, низкий коэффициент термического расширения, особые диэлектрические характеристики. Эти свойства обуславливают их широкое применение в таких областях как космонавтика, авиационная техника, оборонная промышленность, добыча нефти и газа, микроэлектроника. Поэтому, создание новых методов получения беспористых керамик на основе карбидов кремния и бора, позволяющих значительно снизить температуру и время спекания, и эффективно получать керамику на уровне мировых стандартов является актуальной научно-технической задачей.

•    Задача получения металлических нанопорошков распределенных заданным образом по подложке (supported catalysts) c высокой удельной поверхностью, напрямую связана с проблемой разработки эффективных катализаторов для различных физико-химических процессов, например, для глубокой переработки углеводородного сырья. Разработка новых методов синтеза таких супер-нанопорошков (с размером менее 10 нм) является важной научно-технической задачей.

•    Соединение тугоплавких материалов, например, C-C композитов, вольфрама, молибдена и других является не простой, но важной научно-технической проблемой, так как стандартные методы сварки, для многих применений, в этом случае просто не работают. Только один пример: необходимость соединения дисков, сделанных из С-С композитов, при ремонте тормозных колодок реактивных самолетов.  

Таким образом все три направления исследований, предлагаемых в этом проекте, направлены решение актуальных прикладных задач. Технологии, которые будут созданы на основе этих исследований найдут применения в различных областях таких как космонавтика, авиационная техника, химической и оборонной промышленности, добыча нефти и газа и многих других.

Оборудование

НИЦ «Кострукционные Керамические Наноматериалы» оснащен рядом уникальных установок и диагностик, включающий:

Пресс для горячего прессования (Direct Hot Pressing - DSP-515 SA, Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH, Германия)

Горячий пресс позволяет проводить консолидацию различных материалов при высокой температуре (до 2400 °С) и давлении (до 7000 МПа) и получать изделия с особо высокой плотностью, твердостью и прочностными свойствами. Горячее прессование представляет собой процесс получения изделий путем спекания порошков или заготовок из них с одновременным приложением внешнего давления. Основными преимуществами горячего спекания являются высокая плотность горячеспресованных изделий, значительное снижение давлений прессования и сокращение продолжительности спекания.

Причем преимущества горячего прессования проявляются в полной мере при изготовлении изделий из тугоплавких соединений и их сплавов либо при изготовлении изделий с особо высокой плотностью, твердостью и прочностными свойствами. Благодаря уникальным характеристикам данной установки были получены спечённые из порошка карбида кремния образцы диаметром 120 мм, толщиной 10 мм и относительной плотностью >98%.

Установка искрового плазменного спекания (ИПС) (Spark Plasma Sintering - Labox 650, Sinter Land, Япония)

Метод ИПС использует импульсы постоянного электрического тока, проходящего через графитовую матрицу в которой находится образец. Процесс состоит по существу из совместного воздействия температуры, осевого давления и электрического тока в присутствии электромагнитного поля (плазмы). Высокие локальные температуры между частицами испаряют загрязняющие вещества и оксиды на поверхности частиц до образования перемычки. Именно этот эффект с одновременным приложением осевого давления позволяет значительно снизить температуру спекания и продолжительность процесса, что в свою очередь способствует значительному уменьшению скорости роста зерна, в отличие от спекания без нагрузки или горячего прессования.

В рамках реализации гранта К2-2014-001 на установке ИПС осуществлялось спекание порошков карбида кремния, полученных различными методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Для осуществления СВС процесса использовали четыре способа активации горения: Si/C/тефлон (T); Si/C/N2 (N); Si/C (HEBM), смесь, приготовленная с помощью высокоэнергетической механической обработки и SiO2/Mg/C (R) (восстановительная реакция). Далее эти порошки были подвергнуты искровому плазменному спекания без каких-либо добавок, при температуре спекания 1800 °С в течение 10 минут. Для каждого порошка была измерена и проанализирована кинетика спекания. Полученные керамические материалы имеют относительную плотность от 80 до 95%, микротвердость (HV) от 7 до 20 ГПа. Также, была получена беспористая керамика (условия ИПС: 2000 °С, 60 мин), из порошка SiC (ВЭМО), для которой значения микротвердости составили 24 ГПа и значение трещиностойкости 3-5 МПа ∙ м ½. По результатам данной работы была опубликована статья Moskovskikh, D.O., Lin, Y.-C., Rogachev, A.S., McGinn, P.J., Mukasyan, A.S. Spark plasma sintering of SiC powders produced by different combustion synthesis routes (2015) Journal of the European Ceramic Society, 35 (2), pp. 477-486.

Кроме того, на установке ИПС были консолидированы порошки псевдосплавов несмешивающихся металлов Cu и Cr с характерным размером гетерогенности структуры 2‑5 нм. Было показано, что предложенный комбинированный метод ВЭМО+ИПС позволяет сократить время размола до 60 мин и время спекания под давлением 50 МПа при температуре 700-900 ºС до 5 мин. Во время консолидации происходит рост зерен и упорядочение кристаллической структуры, но в конечном консолидированном материале сохраняется наноструктура с характерными размерами фаз 5-60 нм (фаза хрома) и 200-300 нм (матричная фаза меди). Материал имеет твердость по Виккерсу 3.89 ГПа и удельное электрическое сопротивление 7,15 мкОм·см.  Эти свойства делают его перспективным для использования в контактах вакуумных выключателей больших токов. По результатам данной работы была опубликована статья N.F. Shkodich, A.S. Rogachev, S.G. Vadchenko, D.O. Moskovskikh, N.V. Sachkova, S. Rouvimov, A.S. Mukasyan, Bulk CuCr nanocomposites by high-energy ball milling and spark plasma sintering, Journal of Alloys and Compounds (2014)

Лабораторный СВС-реактор постоянного давления

Реактор предназначен для осуществления СВС в инертной атмосфере. Благодаря возможности осуществления самоподдерживающейся реакции в инертной атмосфере, данное оборудование использовалось для исследования механизма реакции растворов в системе нитрат никеля – глицин. Для приготовления растворов реагенты (нитрат никеля Ni(NO3)2·6H2O - окислитель и глицин C2H5NO2 – «топливо») с различным соотношением были растворены в деионизированной воде, после чего подвергались сушке в вакуумном сушильном шкафу при различных температурах (T = 30−120 °C) в течение 24 часов. После сушки реакционные гели помещались в лабораторный СВС-реактор и в них инициировалась реакция локальным внешним нагревом при помощи вольфрамовой проволоки. Температурные профили процесса синтеза записывались при помощи 100 мкм термопары, помещенной внутрь реактивного геля. Как показывают эксперименты, волны горения могут быть инициированы во всех этих гелях. Однако, профили температур и скорости распространения фронта волны горения различаются в широких диапазонах для гелей, сформированных при различных температурах.

В СВС-реакторе был осуществлён синтез ультрадисперсных (меньше 5 нм α-Fe2O3) наночастиц с узким распределением по размеру был разработан метод, основанный на методе горения растворов с использованием шаблона. Нитрат железа и нитрат аммония использовались в качестве окислителей, глицин в качестве «топлива» и мезопористый диоксида кремния (SBA-15) в качестве шаблона. Из-за сверхмалых размеров и высокой степени кристалличности, полученные горением наночастицы α-Fe2O3 имеют особое колебание решетки и обладают суперпарамагнетизмом в диапазоне температур 40-300 K и высокой удельной поверхностью частиц - 132 м2/г.

Высокоскоростная планетарная мельница "Активатор-2S" (Новосибирск)

В шаровой планетарной мельнице (Рисунок 5), режим движения шаров контролируют два параметра: соотношение радиусов вращения центральной оси и радиуса барабанов и их соотношение скоростей. Радиусы определяются конструкцией мельницы и являются постоянной величиной. Скорость планетарного вращения и вращения барабанов, при соответствующей конструкции можно изменять. Лабораторная планетарная мельница «Активатор-2S» имеет раздельный привод на центральную ось и на барабаны, что позволяет реализовывать в барабане ударный режим, сдвиговый, вихревой или их комбинацию. Асинхронные двигатели управляются инверторами, которые объединены в сеть и подключены к компьютеру. Управляющая программа задает скорость вращения для каждого привода, ускорение и время вращения. Это позволяет с большой точностью выдерживать соотношение скоростей (коэффициент K), т.е. режим движения шаров. Как показали результаты испытаний лабораторной мельницы «Активатор-2S», при помоле одних и тех же порошков в различных режимах, можно получить существенно различающиеся результаты.

Высокоскоростная видеокамера (PHANTOM Miro M310, ViSioN RESEARCH, США)

 С помощью высокоскоростной видеокамеры (Рисунок 7) были зафиксированы характерные кадры положения шаров при ВЭМО на планетарной шаровой мельнице Активатор 2S при различных значениях параметра К. В результате исследования движения траекторий мелющих тел всего зафиксировано три типа движения шаров. При K1.5 (Рисунок 8а и 8б), шары перекатываются в верхнем слое всей группы шаров. С увеличением значения K часть шаров начинает подниматься на некоторый угол, а затем под действием гравитационных сил скатываться. При постоянной частоте вращения высота подъема измельчающих тел постоянна. Шары непрерывно циркулируют, поднимаясь по круговым траекториям, и, затем скатываясь каскадом параллельными слоями вниз. Материал при таком режиме измельчается в результате раздавливания и истирания. Резкое изменение траектории движения шаров происходит при К = 1.6–1.9 (Рисунок 8в), когда начинает доминировать свободный полет: шары поднимаются по круговым траекториям и падают по параболическим траекториям. Такой тип движения шаров способствует грубому измельчению среды. Далее, при К = 2.0 (Рисунок 8г), движение свободного полета переходит в круговое движение шаров вместе с внутренними стенками барабана. При K ≥ 2.0 большинство шаров образуют равномерно распределенный слой вдоль стенки барабана. В этом режиме МА некоторые шары могут совершить отскок от всей группы, они совершают несколько свободных подъемов и возвращаются к прежней группе.

Таким образом, при любом значении K мы наблюдаем, как правило, комбинации двух или трех типов поведения шаров (застой, перекатывание, свободный полет, круговое вращение), но один из видов траектории преобладает, т.е. перекатывание + застой при K = 0–1.5; свободный полет + застой при K = 1.6–1.9; круговое вращение при K ≥ 2.0.

Патенты

п/п

Наименование объекта интеллектуальной собственности

Вид объекта

Дата приоритета

Территория (страна) и срок действия

Охранный документ (патент, свидетельство о регистрации)

дата выдачи

1.

Способ получения нанопорошка карбида кремния

Патент РФ

20.07.2012

Россия

2493937

27.09.2013

2.

Способ получения наноструктурированных реакционных фольг

 

Патент РФ

20.06.2013

Россия

2536019

20.12.2014

3.

Способ получения ультра-дисперсных порошков различных оксидов с узким распределением частиц по размерам

Заявка на

Патент РФ

29.07.2014

Россия

2014131152

 

4.

Нанокомпозиционный электроконтактный материал и способ его получения

 

Заявка на

Патент РФ

23.07.2015

Россия

2015130328

 

Партнёрство и сотрудничество

Международное сотрудничество, созданной инфраструктуры/лаборатории с указанием конкретных партнеров и направлений взаимодействия.

·        Университет Нотр-Дам (США): 8 совместных публикаций, 4 поездки 

·        Университет Бургундии (Франция): 2 публикации, 2 поездки

·        Институт Химической физики им. Налбадяна, Армения: 1 публикация, 1 поездка

·        Национальная Космическая Лаборатория, Бангалор, Индия: 1 публикация

Российское сотрудничество, созданной инфраструктуры/лаборатории с указанием конкретных партнеров и направлений взаимодействия.

·  Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук (ИСМАН)

·  Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ)

·  ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» — Государственный научный центр Российской Федерации — федеральное государственное унитарное предприятие «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша»

·  Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (МГУ)

Также НИЦ «ККН» ведет активное сотрудничество с другими подразделениями НИТУ «МИСиС»:

Научно-учебный центр самораспространяющегося высокотемпературного синтеза МИСиС – ИСМАН (Левашов Е.А.)

В рамках гранта применяются различные высокотемпературные печи ВСл-16-22-У и ВЭ-3-16, также используются водородные проходные печи. Используется различное аналитическое и испытательное оборудование НУЦ СВС: Универсальная машина для механических испытаний LF-100KN, Твердомер по Викерсу HVS-50, Гелиевый пикнометр AccuPyc 1340, Прибор Fritsch Analysette 22 microtec plus, Сканирующий электронный микроскоп S-3400N.

Лаборатория "Неорганические наноматериалы" (Гольберг Д.В., Штанский Д.В.)

Для исследования полученных материалов используется сканирующий электронный микроскоп JSM7600F с системой микроанализа, универсальная испытательная машина Shimadzu и автоматический микротвердомер. Также используется шлифовально-полировальное оборудование, установка для горячей запрессовки образцов и отрезной станок для подготовки для микроскопии.

Кафедра функциональных наносистем и высокотемпературных материалов (Кузнецов Д.В.)

Сотрудничество с кафедрой в области синтеза полых сферических частиц. В дальнейшем предлагается исследовать возможность получения композиционных пористых наноструктурных материалов с заданными механическими, теплофизическими, магнитными и диэлектрическими свойствами. Эти материалы будут производиться методом искрового плазменного спекания полых сферических наноструктурированных частиц, полученных методом горения распыленных реакционных растворов.

Лаборатория моделирования и разработки новых материалов (Абрикосов И.А.)

НИЦ «ККН» выполняет научно-исследовательские работы, основной целью которых является всестороння экспериментальная проверка полученных теоретических результатов лаборатории И.А. Абрикосова. Исследовался эффект легирования интерметаллида (B2 NiAl) на его упругие свойства. Теоретически было предсказано, что частичное замещение атомов никеля или алюминия в B2 решетке, бинарной интерметаллической фазы NiAl, элементами переходных металлов X (X=Ti, W, Cr, Co) может привести к изменению упругих свойств сплава. В частности показано, что добавки W и Ti могут улучшить вязкость B2 NiAl-X сплава. Экспериментальная проверка этих теоретических результатов включала в себя несколько задач: (а) Получение сплавов нужного состава; (б) Отработка методики измерения упругих свойств описанных материалов; (в) Измерение упругих свойств, полученных сплавов. За отчетный период успешно решены первые две задачи.

Центр Энергоэффективности (Ховайло В.В.)

Проводили измерение температуропроводности образцов методом лазерной вспышки на приборе «LFA 447 NanoFlash» фирмы «NETZSCH» (Германия) и измерение температурных зависимостей удельного электросопротивления на установке фирмы «КРИОТЭЛ».

Лаборатория "Деформационно-термические процессы" (Травянов А.Я.)

Для исследования процессов ИПС и ГП используется закалочно-деформационный дилатометр DIL 805 A/D (комната Б-020), который позволяет точно измерять изменения размеров образца, вызванных изменениями его температуры. 

Первое направление: Керамические нано материалы. В 2014-2015 годах планируется решение следующих конкретных фундаментальных и прикладных задач: 

        Исследования влияние параметров высокоэнергетического механической обработки (ВЭМО) на нано-структуру и реакционную способность композиционных частиц в следующих реакционных бинарных системах Ti-Si; B-C; Cu-Cr; Si-C; Ni-Al.

        Исследование влияния параметров искрового плазменного спения (ИПС) (скорости прогрева, температуры, прилагаемой внешней нагрузки) на кинетику консолидации следующих нано-структурированных комозиционных реакционных порошков Si/C; B/C; Ni/Al; Ti/Si; Cu/Cr.

        Создание технологических основ для эффективного получения, беспористых наноструктурированных материалов на основе карбидов кремния и бора, и интерметаллидов в системе никель-алюминий и хром -медь.

 

Работы по второму направлению, Металлические катализаторы, будут также нацелены на исследования ряда конкретных фундаментальных и прикладных задач: 

        Исследование механизмы структурообразования металлических (Ni, Cu, Fe) нано- фаз при горении реакционных растворов, импрегнированных в нанопористые (SiO2, CeO, Al2O3) среды;

        Создание технологических основ для получения высокоэффективных катализаторов для получения водорода из различных спиртов и биомасс;

        Исследования принципиальной возможности получения тонких покрытий с использованием метода горения растворов.

План работы по третьему направлению: Соединение тугоплавких и разнородных материалов, предусматривает решение следующих фундаментальных и прикладных задач: 

        Экспериментальные исследования процессов формирования кристаллической структуры и микроструктуры многослойных реакционных нано фольг в системах Ti-Si, Ni-Al;

        Исследование влияния микроструктуры реакционных нанофольг на кинетику их горения;

Создание технологических основ для разработки эффективных методов по соединению таких тугоплавких материалов как углерод-углеродный композит

В рамках реализации проекта № К2-2014-001 работа велась по трем основным научно-исследовательским направлениям: 

1) керамические и композитные наноматериалы; 

2) металлические и оксидные нанопорошки; 

3) соединение тугоплавких и разнородных материалов. Основные достигнутые результаты по каждому из направлений кратко сформулированы в этом разделе.

Керамические и композитные наноматериалы.

Выделим два результата. Первый получен при исследовании возможности получения наноструктурированной карбидокремниевой (SiC) керамики в режиме горения. На основе разработанной технологии прямого синтеза нанопорошков SiC в режиме горения1,2,3 при использовании процессов механической активации4,5 и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), разработан новый способ прямого получения наноструктурированной (размер зерна SiC < 100 нм) беспористой карбидокремниевой керамики с помощью совмещения процессов СВС и искрового плазменного спекания (ИПС)6.  Микроструктура и свойства полученная при таком варианте (ИПС+СВС) материалов, полностью идентична таковым для керамик, полученных при спекании СВС-нанопорошков, но удается исключить стадию синтеза пороша SiC и уменьшить время спекания.

По этим результатам опубликовано 5 статьей в журналах WoS (3 в 2015 году), получена одна заявка на изобретение, еще одна статья7 послана в журнал и подана заявка на патент8. Подан и поддержан проект РФФИ № 14-03-31641 от 10.02.14 г. «Нанопорошок карбида кремния: синтез и исследование механизма структурообразования». Защищена диссертация на соискание степени кандидата технических наук на тему “Получение субмикронного порошка карбида кремния и наноструктурированной керамики на его основе” (Д.О. Московских, 2015).

Второй результат связан с получением нанокомпозитных материалов на основе металлических псевдосплавов для контактов переключателей электрических цепей. Создана технология получения беспористых нанокомпозиционных псевдосплавов Cu-Cr, Cu-W, Cu-Mo, получаемых с помощью сочетания методов высокоэнергетической механической обработки (ВЭМО) порошков металлов и искрового плазменного спекания.8 Было установлено9, что по мере увеличения времени механической обработки, фазовые структурные составляющие измельчаются, приобретая форму тонких слоев, и при достижении времени 60 мин ВЭМО материал представляет собой нанокомпозит, состоящий из кластеров тугоплавких металлов (Cr, W, Mo) размером 4‑5 нм, распределенных в частично разупорядоченной матрице на основе меди. Спекание таких порошков методом ИПС позволяет сохранить наноструктуру исходных композиционных порошков и получать беспористые материалы с высокими механическими и электрофизическими свойствами.9 Подана заявка на патент10. Полученные результаты легли в основу проекта «Нанокомпозитные материалы на основе металлических псевдосплавов для контактов переключателей мощных электрических сетей», который получил поддержку министерства образования и науки России, №14.575.21.0046. 

Металлические и оксидные нанопорошки методом горения растворов

Это направление связано с получением порошков металлов и оксидов с высокой удельной поверхностью методом горения растворов. Так, на основе исследования механизмов горения и структурообразования при горении растворов нитрата никеля с глицином11,12 разработана технология прямого синтеза никелевого катализатора на поверхности частиц оксида кремния (supported Ni-SiO2 catalyst), обладающий высокой активностью, селективностью и с исключительно высокой стабильностью в реакции разложения этанола с получением водорода13.

Другим важном достижением является разработка технологии синтеза супер нано (менее 10 нм) порошков методом горения растворов в шаблонах (template solution combustion synthesis).   Например, удалось синтезировать порошок оксида железа со средним размером частиц 6 нм, при этом стандартное отклонение распределения не превышает 2 нм14. Полученные порошки обладают уникальными магнитными свойствами. Подана заявка на патент на этот метод синтеза супертонких нанопорошков15. 

Совместно с Московским Государственным Университетом (МГУ), разработан новый метод получения сферических полых частиц металлов16,17.  Показано, что совмещение принципом синтеза в аэрозолях и синтеза горения растворов удается получать микронные (1-2 мкм) полые частицы никеля, меди и их сплавов, с толщиной стенки менее 100 нм. На основе этих результатов подан и поддержан международный проект РФФИ (Россия – Белоруссия) №15-53-04066: «Разработка новых бестемплатных методов синтеза керамических, металлических и металлокерамических материалов различной морфологии». Соискатель С.И. Росляков, подготовил к защите диссертацию по теме “Получение нано кристаллических металлических, керамических и металлокерамических материалов методом горения растворов” на соискание ученой степени кандидата технических наук (планируемый срок защиты - первая половина 2016 г). 

Cоединение тугоплавких и разнородных материалов.

Это направление связано с использованием реакционных наноструктурированных фольг для соединения тугоплавких материалов19. В основу разработки технологии легли результаты фундаментальных исследований по горения таких реакционных нанофольг20,21,22 Эти работы были выполнены в рамках совместного, между Россией и Арменией, проекта № 13-03-90604 поддержанного РФФИ.  На основе этих результатов был разработан метод соединения углерод-углеродных композитов с помощью механически активированных составов в системе Ni-Al-Ti23. Показано, что полученные сварные швы отличаются высокой механической прочностью. В свою очередь, эти результаты позволили сформулировать новый подход для получения наноструктурированных реакционных лент включающий в себя холодную прокатку механоактивированных реакционных композиционных порошков и получить патент на этот новый метод изготовления нано структурированных реакционных лент 24.

На следующем этапе был разработан способ соединения тугоплавких материалов с использованием таких реакционных наноструктурированных реакционных лент в установке ИПС. Полученные ленты в системе Ti-Si использовалась в качестве соединительного слоя для получения неразъемных соединений углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ). Сборка, состоящая из двух УУКМ и реакционной ленты между ними, помещалась в установку искрового плазменного спекания. Нагрев соединяемых материалов осуществлялся за счет пропускания через сборку импульсного тока. Скорость нагрева составляла 200 °/мин, максимальная температура 1600 °С, усилие 4 kN. Все эксперименты проводились в защитной атмосфере (аргон). Испытания соединений графитовых образцов реакционной Ti-Si лентой проводились в АО “НИИграфит” (Москва).  Важно отметить, что разрушение произошло по композиту, тем самым показывая, что соединительный слой оказался прочнее углерод-углеродной матрицы. Полученный средний предел прочности на разрыв составил 14.5 МПа. На основе полученных данных подготовлена статья в печать.25

Аспирантом  А.А. Непапушевым, подготовлена и предзащищена на кафедре, диссертация  на тему “Реакционные тепловыделяющие активированные составы и ленты на их основе для соединения материалов” на соискание степени кандидата технических наук (срок защиты – декабрь 2015). 

1.

J. Phys. Chem. C

A. Cross, S. Roslyakov, KV. Manukyan, S. Rouvimov,

AS. Rogachev,

D. Kovalev,

EE. Wolf,

AS. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Росляков С.И.

In-Situ Preparation of Highly Stable Ni-Based Supported Catalysts by Solution Combustion Synthesis

2014, октябрь

(118 (45), стр. 26191-26198)

4.772

2.

J. Phys. Chem. C

KV. Manukyan,

Y.-Siou Chen,

S. Rouvimov,

Peng Li, Xiang Li,

S.Dong, X.Liu,

JK. Furdyna,

A. Orlov,

GH. Bernstein,

W. Porod,

S. Roslyakov,

AS. Mukasyan,

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Росляков С.И.

Ultrasmall α‑Fe2O3 Superparamagnetic Nanoparticles with High Magnetization Prepared by Template-Assisted Combustion Process

2014, июнь

(118 (29), стр. 16264-16271)

 

4.772

3.

Acta Materialia

AS. Rogachev,

SG. Vadchenko,

F. Baras, O. Politano, S. Rouvimov,

NV. Sachkova,

AS. Mukasyan,

 

 

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

 

 

 

 

 

 

 

Structure evolution and reaction mechanism in the Ni/Al reactive multilayer nanofoils

 

 

 

2014, март

(66, стр. 86-96)

 

 

 

 

 

 

3.941

 

 

 

 

 

 

 

4.

J. Alloys and Compounds

NF. Shkodich,

AS. Rogachev,

SG. Vadchenko,

DO. Moskovskikh,

NV. Sachkova,

S. Rouvimov,

AS. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Шкодич Н.Ф.

Московских Д.О.

Bulk Cu–Cr nanocomposites by high-energy ball milling and spark plasma sintering

2014, декабрь

(617, стр. 39-46)

2.390

5.

J. Eur. Ceram. Soc.

DO.MoskovskikhYa-C.Lin,

 PJ. McGinn,

AS.Rogachev, AS. Mukasyan,

 

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Московских Д.О.

Spark plasma sintering of SiC powders produced by different combustion synthesis routes

2014, Февраль

(35 (2), стр. 477-486)

2.360

6.

Journal of Visualized Experiments (JoVE)

KV. Manukyan,

C. Shuck,

AS. Rogachev,

AS. Mukasyan,

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

 

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

2015

v.98, e52624, doi:10.3791/52624

1.190

7.

Физика Горения и Взрыва,

Combustion Explosion and Shock Wave

AS. Rogachev,

AS. Mukasyan,

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

 

Experimental verification of the discret combustion models for the micro-heterogeneous systems which formed condensed combustion products

2015, январь

(51(1), стр.1-11)   

0.486

8.

Powder Technology

A.S. Rogachev,

D.O. Moskovskikh, A.A. Nepapushev, T.A. Sviridova,

S.G. Vadchenko, S.A. Rogachev,

A.S. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Московских Д.О.

Непапушев А.А.

Свиридова Т.А.

Experimental investigation of milling regimes in planetary ball mill and their influence on structure and reactivity of gasless powder exothermic mixtures

2015

(274, стр. 44-52)

2.5

9.

Advanced Powder Technology

AS. Mukasyan

ST. Aruna

AS. Rogachev.

 

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

 

Combustion Synthesis in Nanostructurted Reactive Systems

2015

Май

(26(3) стр.954-976)

2,638

9.

Journal of alloys and compounds

 

Mohammad Abedi, Dmitry O. Moskovskikh, Alexander S. Rogachev and Alexander S. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Московских Д.О.

 

Spark Plasma Sintering Of Titanium Spherical Particles: Mechanistic Studies

2015

(in review)

2.99

 

10.

Combustion and Flamе

A.S.Rogachev, S.G.Vadchenko, F.Baras,

O.Politano, S.Rouvimov,

N.V.Sachkova, A.S.Mukasyan

 

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Combustion in reactive multilayer Ni/Al nanofoils:

Experiments and molecular dynamic simulation

 

2015

(in review)

3.082

11.

Combustion and Flame

C. E. Shuck,

K.V. Manukyan,

S. Rouvimov,

A. S. Rogachev

 A.S. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Solid-flame: Experimental Validation

 

2015

(in review)

3.082

12.

Journal of alloys and compounds

 

 

 

Kirill Kuskov, Natalya Shkodich, Dmitry O. Moskovskikh,   Alexander S. Rogachev, Alexander S. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Московских Д.О.

Шкодич Н.Ф.

Кусков К.В.

 

Electrical and Thermal Conductivities of Nanostructured Cu-Cr Pseudo Alloys

2015

(in review)

2.99

 

 

6.217

13.

Journal of the European Ceramic Society

D.O. Moskovskikh,

S. Rouvimov

A.S. Rogachev

A. S. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Московских Д.О.

Silicon carbide Ceramics:

mechanical activation, combustion and spark plasma sintering

2015

2.947

14.

Ceramics International

A.A. Nepapushev, DO. Moskovskikh, A.S. Rogachev,

A.S. Mukasyan

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Московских Д.О.

Непапушев А.А.

 

Fabrication of Reactive Nanostructured Foils for Joining of refractory materials

2015

2.605

15.

Phys. Chem. C

Trusov G.V.,

Tarasov A. B., Gudilin E. A., Rogachev A. S., Roslyakov  S. , Rouvimov S., Mukasyan A. S.,

Мукасьян А.С.

Рогачев А.С.

Росляков С.И.

Трусов Г.В.

Тарасов А.Б.

 

Spray solution combustion synthesis of metal microspheres

2015

4.772

 

·            Мукасьян Александр Сергеевич Директор, доктор физико-математических наук, профессор;

·            Рогачев Александр Сергеевич Заместитель директора, доктор физико-математических наук, профессор;

·            Орлов Алексей Олегович Research Professor of Electrical Engineering Professor of Electrical Engineering;

·            Московских Дмитрий Олегович Инженер, кандидат технических наук;

·            Росляков Сергей Игоревич Инженер, соискатель ученой степени кандидата технических наук

·            Непапушев Андрей Александрович Инженер;

·            Шкодич Наталья Федоровна Ведущий инженер, кандитат физико-математических наук;

·            Свиридова Татьяна Александровна Научный сотрудник, кандитат физико-математических наук;

·            Погожев Юрий Сергеевич доцент, старший научный сотрудник;

·            Рупасов Сергей Иванович Старший научный сотрудник;

·            Трусов Герман Валентинович Лаборант, аспирант;

·            Сиднов Кирилл Павлович Лаборант, студент;

·            Парамонов Константин Александрович Лаборант, студент;

·            Усенко Андрей Александрович Инженер, аспирант;

·            Воронин Андрей Игоревич Инженер

·            Кусков Кирилл Васильевич Инженер, аспирант;

·            Решимов Абай Куптлеувович Лаборант, студент;

             Тарасов Алексей Борисович Инженер.

Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика