Технология изготовления изделий из функциональной и конструкционной нанокерамики
Разработчик:
Научно-образовательный инновационный «Нано-Центр» Томского политехнического университета
Технология основана на новых способах сухого компактирования изделий сложной формы из керамических нанопорошков на основе применения ультразвукового воздействия при прессовании и коллекторного способа равномерного уплотнения порошков.
Интеллектуальная собственность: способ и пресс-формы запатентованы в России (патент 2225280; 2004); США (№ 000; 2005); СНГ (Евразийский патент № 000; 2005); Украине (№ 000; 2006); патентуются в Евросоюзе, Южной Корее, Индии.
Преимущества технологии:
· позволяет создавать порошковые изделия сложной формы с равномерной плотностью по объёму и минимальной концентрацией макродефектов:
· повышает качество и эксплуатационные характеристики изделий (прочность, пластичность, износостойкость, равномерность плотности, электрофизические свойства и т. п.) вследствие формирования наноструктуры в спечённой керамике, исключения пластификаторов;
· повышает экономичность технологического процесса за счёт применения серийного оборудования, сокращения числа операций, энерго - и трудоёмкости процесса.
Cостояние разработки:
· Проведены производственные испытания опытных образцов керамических торцевых уплотнений для автомобильных и тракторных двигателей из циркониевой керамики ZrO2-5%Y2O3 (Y-ЦТП).
· Изготовлены опытные образцы оптически прозрачной керамики Nd-Y2O3 для лазерных применений (совместно с ИЭФ УрО РАН, ИРЭ РАН)
· Изготовлены опытные образцы фильер, дорнов, матриц для кабельного производства; турбинок бензонасосов из Y-ЦТП
· По контрактам изготовлены опытные партии сегнетоэлектрических подложек (Ba, Sr, Ca)TiO3 диэлектрических корпусов СВЧ-смесителей для средств связи Ba-W-TiO3 , пьезкерамики Pb(Zr, Ti)O3 и др.
· Требуется проведение ОКР для создания опытно-промышленного производства.
· Для реализации технологии при изготовлении опытных партий изделий из нанкерамики в 2008 году создается уникальный Аналитико-технологический комплекс.
Аналитико-технологический комплекс Нано-Центра ТПУ
1. Характеризация нанопорошков и наночастиц | 2. Компактирование нанопорошков | 3.Характеризация прессовок | 4. Спекание изделий | 5. Тестирование и аттестация изделий |
Оборудование | ||||
· Дифрактометр XRD-7000S (Shimadzu) с приставкой для исследований в диапазоне 20…2200оС · БЭТ-анализатор Sorbi (МЕТА); диапазон измерений удельной поверхности 0.1…2000 м2/г · Бинокулярный микроскоп с цифровой видеокамерой ММН-2 (ЛОМО) · Просвечивающий электронный микроскоп JEM-2100F с системой пробоподготовки EM-09100IS Ion Slicer (JEOL) · Сканирующий электронный микроскоп JSM-7500F с микроанализатором EDXS (JEOL) | · Коллекторные и ультразвуковые пресс-формы · Пресс WK 18; усилие 100 тонн · Пресс Д2430B; усилие 100 тонн · Компьютеризованная установка для компактирования образцов с цифровыми датчиками Mitutoyo ID-F125, ДМ5001ЕУ · Испытательная установка ИП-500М-авто с эталонным цифровым динамометром и устройством для испытания изгибной прочности материалов (ЗИПО) · УЗ-генераторы УЗГ кВт; 18…24 кГц); УЗГ 3 (3 кВт; 21 кГц) | · Поромер Poremaster 33 (Quantachrome); диапазон измерения пор от 7 нм до 950 мкм. · Пикнометр Ultrapycnometer 1000 (Quantachrome) · Нанолаборатория ИНТЕГРА-Аура с атомно-силовым и зондовым микроскопами (NT MDT) · XRD-7000S (Shimadzu) · ММН-2 (ЛОМО); · JEM-2100F (JEOL) · JSM-7500F (JEOL) | · Печь Эмитрон, 20…1700оС · Печь VP 20/17 (LAC); 20…1700оС · Вакуумная печь HTK-18 (Nabertherm); 20…2200оС; 10-5 мбар · Установка спекания в плазме SPS Machine 5T-1000A (Sumitomo); усилие 5 тонн, рабочий ток 1 кА · Термоанализатор SDT Q600 (Netzsch) | · Нанотвердомер DUH-211S (Shimadzu) · Микротвердомер ПМТ-3М (ЛОМО) · Poremaster 33 (Quantachrome) · Ultrapycnometer 1000 (Quantachrome) · Испытательная установка ИП-500М-авто (ЗИПО) · XRD-7000S (Shimadzu) · ММН-2 (ЛОМО) · JEM-2100F (JEOL) · JSM-7500F (JEOL) · ИНТЕГРА Аура (NT MDT) |
Специальное программное обеспечение | ||||
o SIAMS (моделирование и анализ наноструктур в сопоставлении с экспериментальными данными) o PDF-4 (база данных кристаллических структур) o NEXSYS (анализ изображений SEM, TEM, AFM, ОМ) o Solid Works (конструирование изделий и оснастки) |
Некоторые области применения изделий из нанокерамики: электроника, средства связи, атомная, автомобильная, авиакоcмическая, кабельная, текстильная промышленность; трубопроводный транспорт, все отрасли машиностроения, бытовая техника и т. п.
Необходимое сотрудничество: инвестирование в освоение производства.
Оборудование:
Продукция:
|
|
|
|
