Наноструктурные материалы

1. Наноструктурные материалы ООО «Сферамет» ООО «НПП Элстин-С

2. 1. Наименование проекта «Разработка технологии получения наноструктурных материалов на базе сферических гранул химически активных металлов, сплавов и интерметаллидов с использованием метода центробежного распыления расплавов»

3. 2. Цели и задачи проекта Цель проекта: • создание производства сферических гранул химически активных металлов, таких как титан, цирконий, ниобий, тантал, сплавов на их основе, интерметалллидов. Например, системы титан – алюминий, титан – никель на установке центробежного распыления; • разработка технологии получения наноструктурных материалов на базе сферических гранул. Разработка технологии на начальном этапе освоения производства сферических гранул будет реализована созданием нового наноструктурного материала в системе титан-алюминий, представляющего собой матрицу титанового сплава, упрочненного сеткой интерметаллида TiAl, что позволяет обеспечить высокие эксплуатационные и технологические свойства изделий в условиях их работы при повышенных нагрузках и температуре, а также воздействии радиационного облучения и химически агрессивных сред.

4. Принцип формирования наноструктурных матариалов с использованием сферических гранул двух фракционных составов

5. 5. Суть проекта • Инвестиционным проектом предусматривается создание производства сферических гранул, включащего изготовление пилотных образцов вакуум-плазменной печи и установки центробежного распыления расплава химически активных металлов и сплавов, что создает возможность организации работ по промышленному освоению производства сферических гранул для различных отраслей промышленности. • Получение сферических гранул металлов и сплавов методом центробежного распыления происходит следующим образом: - во вращающийся с заданной скоростью гарнисажный тигель поступает расплав, получаемый путем регулируемого плавления исходной заготовки в плазменном разряде; - из вращающегося тигля, под действием центробежных сил, капли расплава вылетают из него и кристаллизуются в полете в виде сферических частиц.

6. 5. Суть проекта • Инвестиционным проектом предусматривается создание производства сферических гранул, включащего изготовление пилотных образцов вакуум-плазменной печи и установки центробежного распыления расплава химически активных металлов и сплавов, что создает возможность организации работ по промышленному освоению производства сферических гранул для различных отраслей промышленности. • Получение сферических гранул металлов и сплавов методом центробежного распыления происходит следующим образом: - во вращающийся с заданной скоростью гарнисажный тигель поступает расплав, получаемый путем регулируемого плавления исходной заготовки в плазменном разряде; - из вращающегося тигля, под действием центробежных сил, капли расплава вылетают из него и кристаллизуются в полете в виде сферических частиц.

7. Суть проекта • Изменяя скорость вращения гарнисажного тигля можно эффективно и целенаправленно влиять на фракционный состав получаемого сферического порошка. При этом фракционный состав гранул может находиться в пределах 10-800мкм. • Создание наноструктурных материалов происходит в процессе компактирования изделий из гранул и проведения их спекания и термообработки. При этом сферические гранулы разнородных материалов предварительно рассеиваются на необходимые фракции и смешиваются. В процессе термообработки происходит взаимная диффузия химических элементов с возможностью образования новых фаз и образования объемной сетки (каркаса) материала нового качества. Толщина объемной сетки составляет от нескольких атомов до десятков микрон.

8. Установка центробежного распыления Р-1

9. Плазмотрон для установки Р-1

10. Источник питания для создания азотной и аргоновой плазмы Напряжение холостого хода 160в Максимальный ток 2500а

11. Шпиндель

12. Схема гарнисажной вакуум-плазменной печи для выплавки жаропрочных и конструкционных сплавой

13. Схема плавильной вакуум-плазменной гарнисажной печи с электромагнитным управлением плазменным разрядом и перемешиванием расплава для выплавки химически активных металлов и сплавов

15. Примерыиспользования материалов

16. Примерыиспользования материалов

17. Примерыиспользования материалов

18. 6. Инициаторы и участники проекта • ООО «Сферамет»- научно-производственное предприятие, специализирующееся в области разработки и внедрения передовых материалов и оборудования в порошковой металлургии. • ООО «НПП Элстин-С» - научно-производственное предприятие, специализирующееся в области разработки и внедрения передовых материалов, оборудования и технологий в энергетике, строительстве, горно-перерабатывающей, металлургической областях и других отраслях промышленности - коллективный член Международной Академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ). • ОАО Электромеханика - изготовитель источника питания и установки центробежного распыления. • ООО НПКО «Стальпроект» - проектант, рабочая документация для изготовления оборудования.

19. 7. Преимущества проекта К преимуществам предлагаемого проекта относятся: • обеспечение невысокого уровня рисков для участников проекта, обусловленное наработанным научно-производственным потенциалом участников; • обеспечение предпосылок для эффективности и своевременного возврата инвестиций, основанное на знании конъюнктуры рынка материалов; • уникальность разработанной технологии; • высокая патентоспособность.

20. 8. Текущая стадия исполнения проекта. • Установка центробежного распыления находится в стадии горячих испытаний на ОАО «Электромеханика». • Вакуумно-плазменная гарнисажная печь в стадии проектирования в ООО «НПКО Стальпроект»

21. 9. Технико-экономические показатели Вакуум-плазменная гарнисажная печь с электромагнитны управлением плазменным разрядом и перемешиванием расплава

24. Установка центробежного распыления расплава Р-1

27. Объем инвестиций • Инвестиции, необходимые для создания пилотного образца установки центробежного распыления расплава химически активных металлов и сплавов, а также для разработки технологии получения жаропрочного нано-структурного сплава на базе интерметаллида (титан алюминий) - 205 млн. руб. • Ожидаемый годовой экономический эффект - 100 млн. руб.