Тема проекта: Разработка гетеромодульных наноструктурных керамических композитов и методов их 3D формования
Уникальный идентификатор проекта: RFMEFI58417X0026
Руководитель проекта: Кульков Сергей Николаевич, д-р физ.-мат. наук
Сроки выполнения: 18.10.2017–01.06.2020
Программное мероприятие: 2.1. Проведение исследований в рамках международного многостороннего и двустороннего сотрудничества
Приоритетное направление: Индустрия наносистем
Критическая технология: Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов
Целью проекта является 1) Создание гетеромодульных наноструктурных керамических композитов (Zr, Ti, Si)С, B, N/CNT с высокомодульной полифазной керамической матрицей и включениями углеродных нанотрубок и пиролитического углерода с высокой стабильностью коэффициента трения для высокоскоростных фрикционных контактов; 2) Разработка методов 3D формования изделий из гетеромодульных наноструктурных керамических композитов (Zr, Ti, Si)С, B, N/CNT.
Развитие железнодорожного транспорта, авиации, автомобилестроения имеет тенденцию к увеличению грузовой массы и скорости передвижения. В то же время возрастают требования к уменьшению веса тормозной системы, что приводит к эволюции в отношении тормозных нагрузок – увеличивается рассеянная энергия. Всё это обуславливает необходимость разработки легковесных фрикционных материалов с высокой структурно-фазовой устойчивостью в условиях термических воздействий, с высоким и стабильным коэффициентом трения, обеспечивающих производительность тормозных систем и безопасность при высоких уровнях нагрузки. С этих позиций особое внимание привлекают материалы, относящиеся к классу керамик. Керамики в сравнении с металлическими сплавами и углеродными композитами характеризуются большей стабильностью в условиях термомеханических нагружений. Коэффициент трения керамических материалов в меньшей степени чувствителен к влажности рабочей среды, что обеспечивает им длительное сохранение фрикционных характеристик. Разработка гетеромодульных керамических композитов (Zr, Ti, Si)С, B, N/CNT откроет новые возможности для высокоскоростных фрикционных контактов с позиции стабильности коэффициента трения в широком интервале скоростей. Пиролитический углерод и полифазная керамическая матрица в композитах (Zr, Ti, Si)С, B, N/CNT представляет собой мягкие и жесткие фракции, соответственно, и играют при этом разные роли в процессе трения и изнашивания.
Разрабатываемые при выполнении проекта гетеромодульные керамические композиты предназначены для использования в высокоскоростных системах торможения. Преимуществом разрабатываемых гетеромодульных керамических композитов перед существующим аналогами – полифазными керамическими материалами станет и C/C-SiC композитами станут высокая ударная вязкость, стабильность коэффициента трения в широком диапазоне скоростей. Разработанные при выполнении исследований в рамках проекта технологические подходы и инженерные решения получения гетеромодульных керамических композиционных материалов могут быть унифицированы в различных областях техники и ориентированы на использование отечественной сырьевой базы, что является альтернативой импортируемым керамическим наукоёмким изделиям фирм экспортёров Ceram Tec (USA), Morgan (Ehgland), Swerea IVF (Sweden).
Сведения о ходе выполнения проекта:
Первый этап
Второй этап
Третий этап