Разработка композиционного материала на основе титанового порошка, армированного диборидом гафния, для термобарьерных покрытий
Период реализации проекта: 02.2022 – 12.2026
Исполнитель: НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»
Руководитель проекта: Бобкова Т.И.
Результатом проекта будет являться технология изготовления новейшего композиционного материала, обеспечивающего проектирование, изготовление и безопасную эксплуатацию (в том числе в экстремальных условиях) изделий и объектов современного машиностроения с функциональными титаноматричными покрытиями повышенной твердости и повышенным температурным диапазоном эксплуатации.
- Проведен анализ научной и патентной литературы в области создания термобарьерных покрытий;
- Изготовлен лабораторный образец композиционного материала на основе титанового порошка, армированного диборидом гафния;
- Проведено исследование процесса механохимического синтеза композиционного материала на основе титанового порошка, армированного диборидом гафния;
- Проведено комплексное исследование образцов изготовленного композиционного материала на основе титанового порошка, армированного диборидом гафния;
- Разработаны оптимальные условия механохимического синтеза композиционных частиц с эквивалентным диаметром 40-60 мкм;
- Проведен поиск заинтересованных предприятий машиностроительной отрасли, осуществляющих деятельность, связанную с реинженирингом газовых турбин, газоперекачивающих агрегатов, лопаток, камер сгорания и трубопроводной арматуры;
- Проведены исследования изделий из титанового сплава ПТ-48, изготовленных методом горячего изостатического прессования, с целью определения возможности напыления на них термобарьерных покрытий;
- Получены покрытия с антизадирными и защитными свойствами для титанового сплава марки ПТ-48. Проведена обработка режимов напыления на образцах с определением характеристик покрытий.
Предприятия-изготовители изделий и конструкционных элементов из титановых сплавов — Локальное повышение твердости и износостойкости поверхностных термобарьерных слоев на изделия и детали из титановых сплавов не менее, чем в 4 раза, за счет нанесения функциональных слоев из композиционного порошка системы «Ti- HfB2»
Бизнес-модель проекта ориентирована на предприятия, осуществляющие деятельность в машиностроительной отрасли промышленности, связанную с изготовлением и эксплуатацией деталей и изделий из титановых сплавов с упрочненными термобарьерными сломи, планируется к реализации по пути В2В продаж.
Эффективность бизнес-модели будет реализована за счет кастомизации продукта, адаптации технологии под конкретного потребителя и отказа от посредников.
Предварительный патентный поиск показал патентную чистоту создаваемого продукта. Так на рынке представлены титаноматричные композиты с армирующими наполнителями в виде диборида титана, карбонитрида титана и нитрида титана. Основным их недостатком для ключевого потребителя является эффективное повышение эксплуатационных свойств в узком диапазоне рабочих температур от -60 °С до 200 °С.
- Определение оптимальных условий механохимического синтеза композиционных частиц с эквивалентным диаметром 40-60 мкм;
- Разработка технологии синтеза объёмно-армированных композиционных порошковых материалов системы «Ti- HfB2»;
- Разработка технологической карты формирования функциональных слоев толщиной не менее 100 мкм из вновь разработанного композиционного материала методом микроплазменного напыления;
- Проведение комплексного исследования, включающего получение данных о целевых потребительских качествах потенциального продукта (микротверость, поведение материала при температурах эксплуатации выше 1000 °С).;
- Определение концентрационных пределов соотношения матричного и армирующего компонентов в порошковой смеси для синтеза композиционных порошков системы «Ti- HfB2»;
- Разработка технологического регламента на процесс нанесения покрытий толщиной 50-150 мкм с улучшенными эксплуатационными характеристиками;
- Оформление патента на способ синтеза композиционного порошка и процесс формирования термобарьерного покрытия.