Паспорт проекта

Название проекта

Наноструктуры нитрида бора и их применение для конструкционных и био материалов

Руководители проекта

профессор Гольберг Дмитрий Викторович 

Цели проекта

- Модифицирование поверхности нано-BN используя плазменную обработку.
- Изучение природы химической связи между металлической матрицей и модифицированной фазой BN методами ИК и Рамановской спектроскопии.
- Изучение морфологии плазменно-модифицированной поверхности BN методами атомно-силовой микроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.
- Получение композиционных материалов на основе Al, легированного Mg, Ni, Cu и Ti, армированных плазменно-модифицированными нанотрубками и наночастицами BN методами порошковой металлургии (импульсное плазменное спекание и кручение под высоким давлением) и спиннингования из расплава.
- Проведение механических испытаний композитов на сжатие и растяжение при комнатной и повышенной (500оС) температурах.
- Сравнение полученных результатов с композиционными материалами без плазменно-модифицированной нанофазы.
- Изучение демпфирующих характеристик композитов на основе Al матрицы, легированной Mg, Ti, Cu и Ni, упрочненной нанофазой BN, в различном структурном состоянии (после спекания, деформации, отжига) при циклическом нагружении в интервале климатических и повышенных температур.
- Изучение процессов имплантации ионов различных металлов в поверхность BN нанофаз различной морфологии.- Разработка теоретических моделей композитов и прогнозирование их механические свойства.

Задачи проекта

Основной задачей проекта является разработка научных принципов и технологических основ получения новых легких композиционных материалов на основе алюминия, легированных магнием, медью, титаном и никелем, содержащих химически и структурно модифицированные BN наноструктуры для достижения уникальных механических характеристик.

Уникальность проекта

Разработка, получение и оптимизация структуры сверхпрочных композиционных материалов на основе легких металлических матриц и наноструктур нитрида бора с контролируемой структурой границы раздела нанофаза/металлическая матрица. Армирование металлической матрицы наноструктурами BN должно обеспечить многократное увеличение твердости, предела прочности и предела упругости композиционного материала в широком температурном интервале по сравнению с неупрочненными металлами и сплавами. Химическое и структурное модифицирование поверхностей наноструктур BN будет способствовать улучшению их смачиваемости металлической матрицей и приводить к формированию прочной границы раздела мeталл-BN. Это обеспечит равномерную передачу нагрузки при различных схемах деформации и, в свою очередь, будет способствовать многократному упрочнению Al матриц (в том числе и в сплавах с Mg, Cu, Ti и Ni). Впервые будут разработаны новые подходы к моделированию процессов модификации наноструктур нитрида бора. Важной составляющей проекта является исследование механического поведения новых композиционных материалов при различных условиях нагружения (сжатие, растяжение, трехточечный изгиб, ударно-динамическое воздействие), в том числе при повышенных температурах, сравнимых с температурными условиями, в которых работают реальные изделия и узлы автомобильной, авиационной и космической техники.

Настоящий проект посвящен применению BN наноструктур для увеличения твердости, механической прочности, упругости и долговечности изделий из легких металлов и сплавов. Для этого были проведены теоретические и экспериментальные исследования, направленные на установление связи между поверхностями наноматериала BN и металлической матрицы, функционализацию и структурную модификацию поверхности нано-BN, оптимизацию параметров и методов получения объемных композиционных материалов, армированных наноструктурами BN и исследование механических свойств композитов.
Основанием для проведения исследований является грант № К2-2015-001 под руководством ведущего ученого Гольберга Д.В. в рамках реализации Программы повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС» среди ведущих мировых научно-образовательных центров в рамках Соглашения № 02.А03.21.0004 между Министерством образования и науки Российской Федерации и федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», отобранным по результатам конкурса, на предоставление государственной поддержки ведущим университетам Российской федерации в целях повышения их конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров от «27» августа 2013 г. Данное научное исследование является продолжение Договора № 11.G34.31.061 от 03 ноября 2011 г. и Дополнительного соглашения №1 от 03.02.2014 г. между Министерством образования и науки Российской Федерации, НИТУ «МИСиС» и ведущим ученым Д.В. Гольбергом, осуществляющим руководство научным исследованием

Выполнено модифицирование поверхности нано- BN используя плазменную обработку. Изучена природа химической связи между металлической матрицей и модифицированной фазой BN методами ИК и Рамановской спектроскопии. Изучена морфология плазменно-модифицированной поверхности BN методами атомно-силовой микроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Получены композиционные материалы на основе Al, легированного Mg, Ni, Cu и Ti, армированных плазменно-модифицированными нанотрубками и наночастицами BN методами импульсного плазменного спекания. Проведены механические испытания композитов на сжатие и растяжение при комнатной и повышенной (500оС) температурах. Выполнено сравнение полученных результатов с композиционными материалами без плазменно-модифицированной нанофазы. Изучены демпфирующие характеристики композитов на основе Al матрицы, легированной Mg, Ti, Cu и Ni, упрочненной нанофазой BN, в различном структурном состоянии (после спекания, деформации, отжига) при циклическом нагружении в интервале климатических и повышенных температур. Изучены процессы имплантации ионов различных металлов в поверхность BN нанофаз различной морфологии. Разработаны теоретические модели композитов и спрогнозированы их механические свойства. Проведен синтез частиц гексагонального нитрида бора в послесвечении разряда в порошке молибден-диэлектрик. Исследовано образования BN-наноструктур при химическом синтезе.

Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика