Механохимический синтез многофункциональных порошковых беспористых композиционных покрытий Fe-Cu-Al с повышенными прочностными и антифрикционными свойствами

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 15-13-00029

НазваниеМеханохимический синтез многофункциональных порошковых беспористых композиционных покрытий Fe-Cu-Al с повышенными прочностными и антифрикционными свойствами

Руководитель Пастухов Эдуард Андреевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

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; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые слова покрытие, композиционный материал, беспористое, антифрикционные свойства, нанокомпозит, ультрадисперсность, механохимический синтез, порошковая металлургия, железо, медь, алюминий, порошок, пластическая деформация

Код ГРНТИ53.39.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка новых многофункциональных покрытий, обладающих комплексом улучшенных эксплуатационных свойств (повышенные коррозионная, абразивная, усталостная прочность, низкий коэффициент трения), а также способов и устройств для их нанесения на основу, является актуальной проблемой современной науки о материалах. Для решения этой проблемы в первую очередь необходимо создать композиционные материалы, обладающие всем комплексом свойств, подчас взаимоисключающих, обеспечивающих функциональные возможности покрытий. С этих позиций наиболее перспективно производство композитов методами порошковой металлургии, имеющей практически неограниченные возможности в выборе составов и построении структуры материалов для обеспечения требуемых служебных свойств. Однако все эти возможности порошковой металлургии становятся эффективными лишь при наличии системной базы знаний о закономерностях влияния характеристик технологических процессов синтеза на структурно-фазовые превращения и формирование конструкции композитов, отвечающих поставленным задачам. В этой связи задачи, поставленные в проекте, весьма актуальны. Их решение позволит обосновать и разработать новые покрытия с высокими служебными свойствами, а также процессы их получения. Проблемы влияния механических воздействий и, в частности, различных форм и схем приложения давления на процессы твердофазного взаимодействия различных металлических материалов стоят в центре внимания исследователей, занимающихся механохимией. Однако, в силу специфики исследований, существующие научные группы занимаются, как правило, только воздействием на материалы пластической деформации при приложении статических нагрузок (Benjamin J.S., Gilman P.S, Schwartz R.V.), либо при нормальном приложении динамических усилий (Hellstern E., Schultz L., Samwer K., Ляхов Н.З., Григорьева Т.Ф.и др.). Результаты наших коллег, имея большую значимость для решения проблем твердофазного синтеза, не дают полных ответов на вопросы механизмов взаимодействия металлов при воздействии различных схем нагружения и даже не ставят задачу исследования течения дисперсоидов при компактировании гетерогенной порошковой системы различными видами прокатки. Заявляемый проект предполагает решение следующих (основных) задач: -Исследование закономерностей и механизмов структурно-фазовых превращений при консолидации порошковых композитов на основе меди и железа, упрочненного алюминидами, связи этих закономерностей с физико-механическими и антифрикционными свойствами полученных материалов. -Изучение характеристик реактивной диффузии в системе Fe-Al при пластическом взаимодействии алюминиевого и железного порошков в условиях динамических нагрузок. Научное обоснование процессов получения ультра- и наноразмерных алюминидных упрочняющих пленок. -Исследование механических свойств, степени уплотнения, особенностей формирования структуры покрытия при его нанесении на основу методами обработки металлов давлением (ОМД). Таким образом, в ходе выполнения проекта будет заложена та необходимая платформа знаний, массивов данных и результатов, которая позволит решить ключевую проблему: получить новые композиционные материалы, комплексно обеспечивающие высокие служебные свойства покрытий (беспористость, низкий коэффициент трения и др.). Значительный объем фундаментальных результатов, а также информации о прикладных и технологических особенностях синтеза композитных антифрикционных покрытий, будет получен впервые.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. A.G. Meilakh, Yu.V. Kontsevoi, A.B. Shubin, E.A. Pastukhov Steel Composites Based on Copper-Clad Iron Powder Steel in Translation, Vol. 45, No. 9, P. 63-66 (год публикации - 2015)
10.3103/S0967091215090119

2. А.Г. Мейлах, Ю.В. Концевой, А.Б. Шубин, Э.А. Пастухов Железомедные премиксы в технологиях порошковых сталей Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы" (VII Ставеровские чтения). Красноярск, БИК СФУ, С. 119-121 (год публикации - 2015)

3. Ю.В. Концевой, А.Г. Мейлах, А.В. Долматов, П.В. Котенков, А.Б. Шубин, Э.А. Пастухов Мультифазные сплавы Al-Fe: синтез и структура дисперсных частиц в неупорядоченной среде Труды XIV Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов", Екатеринбург, УрО РАН, С. 357-358 (год публикации - 2015)

4. Y. V. Kontsevoi, A.G. Meilakh, E. A. Pastukhov Producing of Premixes for Synthesis of Wear-Resistant Composite Materials 2nd International Conference on Rheology and Modeling of Materials, Miskolc-Lillafüred, Hungary, P. 89 (год публикации - 2015)

5. Ю.В. Концевой, А.Г. Мейлах, Э.А. Пастухов, А.В. Долматов, А.Б. Шубин Влияние скорости деформации на особенности течения и структуру при одноосном растяжении пластичных металлов Материалы VI Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». Москва, ИМЕТ РАН, С. 58-59 (год публикации - 2015)

6. Yu.V. Kontsevoi, A.G. Meilakh, A.B. Shubin, E.V. Ignat'eva, E.A. Pastukhov, I.S. Sipatov Modification of Structure and Mechanical Properties of Fragile Intermetallic Layer of Steel with Aluminium Surface 2nd International Conference on Nanomaterials: Fundamentals and Applications, Pavol Jozef Šafárik University, Košice, Slovakia, P. 50 (год публикации - 2015)

Публикации

1. Шубин А.Б., Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Котенков П.В., Сипатов И.С., Пастухов Э.А. Multi-phase Al-Fe alloys with layer structure: synthesis and properties Kovove Materialy - Metallic Materials (год публикации - 2016)

2. Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Шубин А.Б., Пастухов Э.А., Долматов А.В., Сипатов И.С. Premixes Production for Synthesis of Wear-Resistant Composite Materials Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 11. No. 4. P. 714-718 (год публикации - 2016)

3. Шубин А.Б., Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Сипатов И.С., Гойда Э.Ю., Пастухов Э.А. Многослойные порошки алюминидов железа: применение для синтеза металлических композитов с высокими прочностными и антифрикционными свойствами Труды XIII Российского семинара "Компьютерное моделирование физико-химических свойств стекол и расплавов. Курган: Изд-во КГУ., С. 54-56. (год публикации - 2016)

4. Сипатов И., Концевой Ю., Мейлах А., Шубин А., Пастухов Э. Composite powders of Fe-Al system: synthesis and structure 15th European Mechanics of Materials Conference (EMMC15), Book of Abstracts. Brussels, European Mechanics Society., P. 466 (год публикации - 2016)

5. Олейник К.И., Быков А.С., Концевой Ю.В. Термический анализ порошкового покрытия Al+Fe, полученного прокаткой Труды XIII Российского семинара "Компьютерное моделирование физико-химических свойств стекол и расплавов. Курган: Изд-во КГУ., С. 49-51. (год публикации - 2016)

6. Шубин А.Б., Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Котенков П.В., Пастухов Э.А. Reactive Diffusion in Al-Fe Multi-Phase System XX Mendeleev Congress on general and applied chemistry. Five-volumes book. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences., Vol. 2b. P. 109. (год публикации - 2016)

7. Концевой Ю.В., Пастухов Э.А., Игнатьева Е.В., Сипатов И.С. Imparting Ductility to a Steel–Aluminum Composite Laminate in Forming Operations Metallurgist, Vol.60. Nos. 5-6. P.538-546. (год публикации - 2016)
10.1007/s11015-016-0328-1

8. Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Шубин А.Б., Пастухов Э.А., Сипатов И.С. Interaction of Iron and Aluminum in the Plastic Deformation and Fast Heating of Laminar Fe–Al Composite Steel in Translation, Vol. 46. No. 7. P. 529-531. (год публикации - 2016)
10.3103/S0967091216070093

9. Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Шубин А.Б., Пастухов Э.А., Сипатов И.С. Impacts of Deformation Degree and Heating Rate on Intensity of Reactive Diffusion in Fe-Al system XX Mendeleev Congress on general and applied chemistry. Five-volumes book. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences., Vol.3. P. 70. (год публикации - 2016)

10. Концевой Ю.В., Пастухов Э.А., Долматов А.В., Сипатов И.С.,Шубин А.Б., Мейлах А.Г. Effect of deformation rate and gradient on creep and structure of the metal under uni-axial tension International Journal of Applied Engineering Research, Vol. 11. No.11. P. 7240-7247 (год публикации - 2016)

Публикации

1. Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Шубин А.Б., Пастухов Е.А., Сипатов И.С. New Bimetal Bearing Shell for Internal Combustion Engine International Journal of Applied Engineering Research, No. 14. Vol. 12. pp. 4474-4477 (год публикации - 2017)

2. Концевой Ю.В.,Олейник К.И., Быков А.С., Мейлах А.Г., Сипатов И.С. Aluminium Coated Iron Powder and Fe-Al-Cu Composite: Mechanical Activation and Thermal Properties International Journal of Applied Engineering Research (год публикации - 2017)

3. Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Шубин А.Б., Пастухов Э.А., Сипатов И.С. Designing of Laminated Structure of Antifriction Powder Composite International Journal of Applied Engineering Research, No. 16. Vol. 12. pp. 6045-6049 (год публикации - 2017)

4. Мейлах А.Г., Концевой Ю.В., Шубин А.Б., Пастухов Э.А., Сипатов И.С. Активированное спекание порошков Cu-Al2O3 Физика и химия обработки материалов, №4. С.37-46 (год публикации - 2017)

5. Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Шубин А.Б., Пастухов Э.А., Сипатов И.С. Laminated Composite for Plain Bearings Abstracts of the 3rd International Conference on Advances in Functional Materials (AFM-2017), University of California, Los-Angeles, USA, P. 61 (год публикации - 2017)

6. Котенков П.В., Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Пастухов Е.В., Шубин А.Б., Гойда Э.Ю., Сипатов И.С. Antifriction Coating of Cu-Fe-Al-Pb System for Plain Bearings AIP Conference Proceedings, Vol. 1886. P. 020088-1–020088-4 (год публикации - 2017)
10.1063/1.5002985

7. Котенков П.В., Концевой Ю.В., Мейлах А.Г., Пастухов Э.А., Гойда Э.Ю., Сипатов И.С. Антифрикционное покрытие Cu-Fe-Al-Pb для подшипников скольжения Тезисы докладов IV Международной молодежной научной конференции "Физика, технологии, инновации ФТИ-2017", УрФУ, г. Екатеринбург, Секция 2. С. 37-38. (год публикации - 2017)