Разработка и исследование малотоннажной технологии получения титановых порошков сферической формы для аддитивных машин из отходов сплава ОТ4

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 24-29-00317

НазваниеРазработка и исследование малотоннажной технологии получения титановых порошков сферической формы для аддитивных машин из отходов сплава ОТ4

Руководитель Агеев Евгений Викторович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" , Курская обл

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова аддитивные технологии, отходы сплава ОТ4, электродиспергирование, титановый порошок

Код ГРНТИ55.09.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В соответствии с Постановлением Правительства от 15 апреля 2023 года №603 "Об утверждении приоритетных направлений проектов технологического суверенитета и проектов структурной адаптации экономики Российской Федерации" определяются приоритетные направления проектов, в том числе аддитивные установки (многомерные принтеры), реализация которых будет способствовать технологическому суверенитету РФ, а также позволит провести структурную адаптацию экономики к сегодняшним реалиям. Ключевая проблема для аддитивных технологий это производство порошков требуемого состава и свойств. Научной проблемой в области аддитивных технологии является отсутствие научно-технологических основ производства титановых порошков сферической формы для аддитивных машин требуемого фракционного состава из отечественного сырья мелкими партиями при минимальных затратах энергии и минимальном уроне окружающей среде. Заявленный проект будет способствовать решению данной проблемы, поскольку одним из перспективных методов получения порошка сферической формы, практически из любого токопроводящего материала, отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электродиспергирования (ЭД). Помимо того актуальность проекта подтверждается соответствием: – Указу Президента РФ от 7.07.2011 г. № 899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ и перечня критических технологий РФ» в части рационального природопользования и энергоэффективности; – Указу Президента РФ от 1.12.2016 г. № 642 «О Стратегии научно-технологического развития РФ» в части обеспечения перехода к передовым производственным технологиям и новым материалам; – Распоряжению Правительства РФ от 31.12.2020 г. № 3684-р «Программа фундаментальных научных исследований в РФ на долгосрочный период (2021 - 2030 годы)» в части разработки научных основ создания новых материалов с заданными свойствами и функциями. Научная новизна проекта заключается в установлении закономерностей, зависимостей и взаимосвязей при разработке метода электродиспергирования для производства титановых порошков с заданным распределением частиц по размерам и форме для аддитивных машин.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
На основании выполненных в первый год реализации проекта исследований разработаны новые технологические решения, связанные с получением новых титановых порошков сферической формы узкого фракционного состава (20-60 мкм) с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса при использовании в качестве исходного материала отходов титановых сплавов. Поставленная задача достигалась способом электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) отходов сплава марки ОТ4 в пропиловом спирте. Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами. Внедрение нового технологического решения вносит значительный вклад в порошковую металлургию титановых сплавов и аддитивное производство и будут способствовать ресурсосбережению, импортозамещению и обеспечению технологического суверенитета РФ. 1. Обретены полноценные сведения о технологических особенностях получения отечественных титановых порошков сферической формы электродиспергированием отходов сплава ОТ4 в углеродсодержащей жидкости (спирте пропиловом) для аддитивных машин требуемого фракционного состава из отечественного сырья мелкими партиями при минимальных затратах энергии и минимальном уроне окружающей среде. 2. Получены следующие промежуточные результаты по проекту: выполнен отчет о патентном поиске по теме исследований с ретроспективой 10 лет; разработаны технологические рекомендации по получению сферических титановых порошков электродиспергированием отходов сплава ОТ4; получены образцы порошков, полученных электродиспергированием отходов сплава ОТ4 в углеродсодержащей жидкости (спирте пропиловом); проведена оптимизация технологического процесса электродиспергирования отходов сплава ОТ4 по среднему размеру частиц титанового порошка; составлены протоколы с результатами исследования гранулометрического состава и коэффициент элонгации (удлинения) частиц титанового порошка, с результатами исследования формы и морфологию поверхности частиц титанового порошка, с результатами рентгеноспектрального микроанализа частиц титанового порошка, с результатами фазового анализа частиц титанового порошка. 3. Разработан способ получения титанового порошка сферической формы, отличающийся тем, что его получают путем электроэрозионного диспергирования отходов сплава марки ОТ4 в пропиловом спирте при напряжении на электродах от 80-100 В, емкости конденсаторов 55,0-57,5 мкФ и частоте следования импульсов 160-180 Гц (патент на изобретение РФ № 2824012). 4. Получен акт внедрения технологических рекомендаций по получению сферических титановых порошков электродиспергированием отходов сплава ОТ4 в углеродсодержащей жидкости (спирте пропиловом) в производство (ООО «РосУтилизация46», г. Курск). 5. Реализация в проекта в Юго-Западном государственном университете в рамках гранта Российского научного фонда (№ 24-29-00317, https://rscf.ru/project/24-29-00317/) под руководством доктора технических наук, профессора Агеева Евгения Викторовича направлена на проведение исследований в целях развития новой тематики, связанной с разработкой научно-технологических основ отечественных титановых порошков сферической формы электродиспергированием отходов сплава ОТ4 в углеродсодержащей жидкости (спирте пропиловом) для аддитивных машин, и способствовала формированию новой исследовательской команды. 6. Основные результаты проведенных за 2024 год исследований опубликованы в 10 работах, в том числе: 1 монография; 1 патент на изобретение РФ; 3 статьи в журналах, индексируемых в WoS и Scopus; 1 статья в журнале RSCI; 2 статьи, в журналах, входящих в перечень ВАК; 2 статьи в изданиях РИНЦ. URL-адреса статей: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=68537550 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=68603180 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=62510816 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=68542568 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=74865810 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=68610498 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=65385857doi.org/10.21869/2223-1528-2024-14-1-8-18 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=69294064 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=74520082 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=75132777 7. Представлены 2 доклада на очных научных конференциях с результатами исследований по проекту (докладчик Агеев Е.В.). URL-адреса программ конференций: https://swsu.ru/conference/?clear_cache=Y). https://nauka46.ru/tm-07-mezhdunarodnaya-nauchno-tehnicheskaya-konferentsiya-sovremennoe-perspektivnoe-razvitie-nauki-tehniki-i-tehnologij/. 8. Результаты исследований по проекту обнародованы в информационных ресурсах средств массовой информации в сети интернет. URL-адреса, посвященные проекту: https://swsu.ru/news/science/ob_itogakh_pervogo_goda_realizatsii_proekta_v_ramk/ https://vk.com/wall-108852_48556 https://t.me/swsu_kursk/30945 https://ok.ru/swsukursk/topic/156438659989759 https://takt-tv.ru/takt-novosti/v-yuzgu-razrabotali-i-zapatentovali-malotonnazhnuyu-tekhnologiyu-polucheniya-titanovykh-poroshkov-dlya-additivnykh-mashin-iz-metallootkhodov

Публикации

1. Переверзев В. О., Агеев Е. В. Материальный баланс процесса электроэрозионного диспергирования сплава ОТ4 в спирте Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2024) : Сборник научных статей 16-й Международной научно-технической конференции, Курск, Материальный баланс процесса электроэрозионного диспергирования сплава ОТ4 в спирте / Переверзев В. О., Агеев Е. В. // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2024) : Сборник научных статей 16-й Международной научно-технической конференции, Курск, 15 ноября 2024 года. – Курск: ЗАО "Университетская книга", 2024. – С. 30-34. – EDN ZXIFNN. (год публикации - 2024)

2. Агеев Е.В. Промежуточные итоги реализации проекта в рамках гранта Российского научного фонда № 24-29-00317 Современное перспективное развитие науки, техники и технологий : сборник научных статей 2-й Международной научно-технической конференции, Воронеж, Агеев, Е. В. Промежуточные итоги реализации проекта в рамках гранта Российского научного фонда № 24-29-00317 / Е. В. Агеев // Современное перспективное развитие науки, техники и технологий : сборник научных статей 2-й Международной научно-технической конференции, Воронеж, 11 октября 2024 года. – Курск: ЗАО «Университетская книга», 2024. – С. 29-33. – EDN IVPLYR. (год публикации - 2024)

3. Агеев Е.В., Агеева Е.В. Dimensional Characteristics of Titanium Powders Obtained for Additive Machines by Electrodispergation of OT4 Alloy Wastes in Alcohol Journal of Machinery Manufacture and Reliability, Dimensional Characteristics of Titanium Powders Obtained for Additive Machines by Electrodispergation of OT4 Alloy Wastes in Alcohol / Ageev E. V., Ageeva A. E. // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2024. − Vol. 53. − No. 7. − pp. 852–858. (год публикации - 2024)
10.1134/S1052618824700638

4. Агеев Е.В., Агеева А.Е. Phase Composition of Titanium Powders Obtained for Additive Machines by Electrodispersion of OT4 Alloy Waste in Alcohol Journal of Machinery Manufacture and Reliability, Ageev, E. V. Phase Composition of Titanium Powders Obtained for Additive Machines by Electrodispersion of OT4 Alloy Waste in Alcohol / Ageev E. V., Ageeva A. E. // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2024. – Vol. 53, No. 4. – P. 379-385. – DOI 10.1134/S1052618824700213. – EDN NQWOWQ. (год публикации - 2024)
10.1134/S1052618824700213

5. Агеев Е.В., Дидманидзе О.Н. Morphology and elemental composition of titanium powders for additive machines obtained by electrospark dispersion of OT4 alloy metal waste in propyl alcohol Metallurgist, Ageev, E. V. Morphology and elemental composition of titanium powders for additive machines obtained by electrospark dispersion of OT4 alloy metal waste in propyl alcohol / Ageev E. V., Didmanidze O. N.// Metallurgist. – 2024. – Vol. 68, No. 7. – P. 1024-1031. – DOI 10.1007/s11015-024-01811-5. – EDN KNJEZQ. (год публикации - 2024)
10.1007/s11015-024-01811-5

6. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О., Агеева А. Е. Результаты рентгеновских исследований титанового порошка, полученного для аддитивных машин из металлоотходов сплава ОТ4 в спирте Упрочняющие технологии и покрытия, Результаты рентгеновских исследований титанового порошка, полученного для аддитивных машин из металлоотходов сплава ОТ4 в спирте / Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О., Агеева А. Е. // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2024. – Т. 20, № 8(236). – С. 339-343. – DOI 10.36652/1813-1336-2024-20-8-339-343. – EDN GXMSXZ. (год публикации - 2024)
10.36652/1813-1336-2024-20-8-339-343

7. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О. Оптимизация процесса получения титановых порошков для аддитивных машин электроэрозионным диспергированием металлоотходов сплава ОТ4 в спирте Известия Волгоградского государственного технического университета, Агеев, Е. В. Оптимизация процесса получения титановых порошков для аддитивных машин электроэрозионным диспергированием металлоотходов сплава ОТ4 в спирте / Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О. // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2024. – № 7(290). – С. 35-44. – DOI 10.35211/1990-5297-2024-7-290-35-44. – EDN LSEANQ. (год публикации - 2024)
10.35211/1990-5297-2024-7-290-35-44

8. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О., Агеева А. Е. Состав, структура и свойства электроэрозионных порошков, полученных из отходов сплава ОТ4 в спирте ЗАО "Университетская книга", Планета+, Состав, структура и свойства электроэрозионных порошков, полученных из отходов сплава ОТ4 в спирте / Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О., Агеева А. Е. – Курск : ЗАО "Университетская книга", Планета+, 2024. – 227 с. – ISBN 978-5-907916-06-7. – EDN ROKFQA. (год публикации - 2024)

9. Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О., Агеева А. Е. Исследование элементного состава титановых металлоотходов методом рентгенофлуоресцентного анализа Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии, Исследование элементного состава титановых металлоотходов методом рентгенофлуоресцентного анализа / Агеев Е. В., Новиков Е. П., Переверзев В. О., Агеева А. Е. // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. – 2024. – Т. 14, № 1. – С. 8-18. – DOI 10.21869/2223-1528-2024-14-1-8-18. – EDN ASGQES. (год публикации - 2024)
10.21869/2223-1528-2024-14-1-8-18