Разработка методов получения металлических дисперсно-упрочненных, интерметаллидных и композиционных порошковых материалов с заданным распределением по размерам и форме частиц для технологии аддитивного производства изделий

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 15-13-00062

НазваниеРазработка методов получения металлических дисперсно-упрочненных, интерметаллидных и композиционных порошковых материалов с заданным распределением по размерам и форме частиц для технологии аддитивного производства изделий

Руководитель Попович Анатолий Анатольевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" , г Санкт-Петербург

Конкурс №6 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-202 - Химия твердого тела, механохимия

Ключевые слова Механохимический синтез, порошковый материал, конструкционные материалы, функциональные материалы, селективное лазерное плавление, аддитивные технологии

Код ГРНТИ53.39.00; 53.39.03; 53.49.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В сложившейся в настоящее время ситуации одна из главных задач – преодолеть техническую зависимость отечественной промышленности. Особенно в отношении сложных изделий специальной техники, военной, медицинской, транспортной. Для этого необходимо развитие современных технологий производства изделий. Сейчас много надежд возлагается на технологии прямого осаждения металлических порошков. Огромное поле для исследований в области свойств изделий из конструкционных и функциональных материалов. Но в основе всего развития этих технологий – сырье для изготовления. Основными мировыми лидерами в области производства порошковых материалов для аддитивных технологий являются европейские компании Sandwik Osprey (Швеция), LPW Technology (Великобритания), TLS Technik GmbH & Co (Германия), AMETEK SMP (США) в основном использующие технологию газовой атомизации, а также канадская компания Raymor, применяющая плазменную атомизацию, для получения высококачественных порошковых материалов. На сегодня характеристики производимых порошков явно лимитируют область применения аддитивных технологий. Производится узкий спектр порошков по химическому составу. С формой частиц, гранулометрией (низкая доля пригодных фракций), качеством порошков (газовая пористость, сателлиты и т.д.) очень много проблем. В результате нельзя реализовать возможности по обеспечению свойств конструкционных и функциональных материалов, а также получить высокую точность изготовления и качество поверхности. Для решения проблемы есть два пути. Первый – исследование технологических режимов для созданной техники, ее совершенствование, разработка нового оборудования и создание принципиально новых устройств, расширяющих номенклатуру сырья, пригодного для прямого выращивания изделий из порошков. Второй – разработка технологий получения порошков с заданным составом и свойствами. В этом направлении в мире идет настоящая гонка и РФ способна стать ее лидером. В настоящее время основным методом производства порошков для аддитивных технологий является газовая/плазменная «атомизация», производимая из расплава или электрода (стержня и проволоки). Атомизация из электрода универсальна, т.к. применима для активных металлов. Однако состав ограничен номенклатурой материалов имеющихся заготовок. Литые электроды непригодны из-за неоднородности литого металла. Решение – получение стержня электрода методами порошковой металлургии из механолегированных порошков, характеристики которых не позволяют их использовать для аддитивных технологий. Спектр сплавов, из которых стандартно изготавливаются такие порошки еще уже, чем деформированных полуфабрикатов. Но, обладая заделом, опытом и оборудованием в области механолегирования, мы способны в корне изменить ситуацию и разработать технологии получения порошков большинства самых сложных составов. И не только металлических. Использование для производства сложных по составу порошков для компактного стержня, полученного из механолегированных порошков, позволит уйти от рассмотрения газовой атомизации, как основного способа получения порошков для аддитивных технологий. Кроме того упор в ходе реализации работы будет сделан на разработку технологии получения дисперсно-упрочненных, интерметаллидных и композиционных порошковых материалов методом механосинтеза с разработкой режимов обеспечивающих получение порошков с близкой к сферической морфологией поверхности и необходимым гранулометрическим составом. Также будут разработаны специальные режимы грануляции (сфероидизации) порошков на основе различных физических и физико-химических подходов. Коллектив СПбПУ обладает достаточным заделом в данной области для решения поставленных задач, который был получен в ходе выполнения различных НИР, что подтверждается публикациями и патентами.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Разумов Н.Г., Попович А.А., Самохин А.В., Григорьев А.В. Thermal plasma spheroidization of Nb-16Si powder alloy obtained by mechanical alloying Advanced Materials Letters (год публикации - 2017)
10.5185/amlett.2016.xxxx

2. Попович А.А., Гюлиханданов Е.Л., Разумов Н.Г. Experimental studies of thermal stability nanocrystalline structure austenitic powder steel obtained by mechanical alloying European Advanced Materials Congress 2016 (EAMC'2016), 516-517 (год публикации - 2016)
10.5185/eamc2016

3. Попович А.А., Разумов Н.Г., Веревкин А.С., Григорьев А.В. Investigation of microstructure Nb-Si based powder alloys obtained by mechanical alloying and sintered by SPS European Advanced Materials Congress 2016 (EAMC'2016), 499-500 (год публикации - 2016)
10.5185/eamc2016

4. Н.Г. Разумов, А.А. Попович, Ван Циншэн Thermal Plasma Spheroidization of HighNitrogen Stainless Steel Powder Alloys Synthesized by Mechanical Alloying METALS AND MATERIALS INTERNATIONAL (год публикации - 2018)

5. Попович А.А., Разумов Н.Г., Григорьев А.В., Самохин А.В., Суфияров В.Ш., Гончаров И.С., Фадеев А.А., Синайский М.А. Получение порошка сплава Nb–16Si методом механического легирования и сфероидизации в термической плазме электродугового разряда для аддитивных технологий Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия, No. 3. С. 32–40 (год публикации - 2017)
10.17073/1997-308X-2017-3-32-40

6. Разумов Н.Г., Попович А.А. Получение порошка сферической формы высокоазотистой стали методами механического легирования и плазменной сфероидизации Вопросы материаловедения, №3 (91), с. 74-82 (год публикации - 2017)

7. Л.В. Хисамова, Л.Ю. Саубанова, И.С. Гончаров, Н.Г. Разумов, И.А. Полозов Разработка методов получения композиционных материалов на базе системы Nb-Si с помощью аддитивной технологии впрыска связующего Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. Ч.1., 21-23 (год публикации - 2017)

8. Попович А.А., Суфияров В.Ш., Борисов Е.В., Полозов И.А., Масайло Д.В., Григорьев А.В. Anisotropy of mechanical properties of products manufactured using selective laser melting of powdered materials Russian Journal of Non-Ferrous Metals, Vol. 58, Is. 4, pp. 389-395 (год публикации - 2017)
10.3103/S1067821217040149

9. Попович А.А.,Масайло Д.В., Суфияров В.Ш., Борисов Е.В., Полозов И.А., Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю., Беркутов И.В., Ашихин Д.С., Ильинский А.В. Применение лазерно-ультразвукового метода для исследования характеристик изделии, полученных а д дитивными технологиями Дефектоскопия, №6, с. 3-10 (год публикации - 2016)

10. Л.Ю. Саубанова, Л.В. Хисамова, И.С. Гончаров, Н.Г. Разумов Получение дисперсно-упрочненных интерметаллидных порошковых материалов на основе Nb-Si методом механического легирования Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт металлургии, машиностроения и транспорта. Ч.1., с. 27-29 (год публикации - 2017)

11. Григорьев А.В., Гюлиханданов Е.Л., Попович А.А., Разумов Н.Г., Суфияров В.Ш. К вопросу разработки принципов легирования жаропрочных сплавов применительно к новым технологиям их получения Труды международной научно-технической конференции "Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ'2016)", 134-137 (год публикации - 2016)

12. Разумов Н.Г., Ван Циншэн, Попович А.А., Шамшурин А.И. Fabrication of Spherical High-Nitrogen Stainless Steel Powder Alloys by Mechanical Alloying and Thermal Plasma Spheroidization AIP Conference Proceedings (год публикации - 2018)

13. А.В. Григорьев, Н.Г. Разумов, А.А. Попович, А.В. Самохин Плазменная сфероидизация порошков на основе сплавов Nb-Si, полученных механическим легированием Научно-технические ведомости СПбГПУ, Т. 23. № 1. С. 247–255 (год публикации - 2017)
10.18721/JEST.230125

14. Попович А.А.,Масайло Д.В., Суфияров В.Ш., Борисов Е.В., Полозов И.А., Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю., Беркутов И.В., Ашихин Д.С., Ильинский А.В. A Laser Ultrasonic Technique for Studying the Properties of Products Manufactured by Additive Technologies Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 52, Iss. 6, p. 303-309 (год публикации - 2016)
10.1134/S1061830916060097

15. А.В. Григорьев, Н.Г. Разумов, А.А. Попович, А.В. Самохин Obtaining of Nb-16Si spherical powders alloy for additive technologies by mechanical alloying and spheroidization in electric arc discharge thermal plasma ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, VOL. 12, NO. 23, pp. (год публикации - 2017)

16. Разумов Н.Г., Попович А.А. Thermal plasma spheroidization of high-nitrogen austenitic stainless steel powder alloys synthesized by mechanical alloying 9th International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying, P-I-22 (год публикации - 2017)

17. Григорьев А.В., Попович А.А., Разумов Н.Г. Исследование влияния легирования на микроструктуру и свойства компактных образцов из порошков системы Nb-Si, полученных механическим легированием Труды международной научно-технической конференции "Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ'2016)", 418-423 (год публикации - 2016)

18. Попович А.А., Разумов Н.Г., Гюлиханданов Е.Л. Investigation of thermal stability of nanocrystalline structure high-nitrogen austenitic powder steel obtained by mechanical alloying ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11, 11, 7117-7120 (год публикации - 2016)

Публикации