Новые квазикристаллические материалы: порошки, объемные материалы и покрытия
Идентификационный номер: П14 ПредложенияРазработаны уникальные технологии получения широкого спектра квазикристаллических материалов на основе алюминия, а также технологии оптимизации их структуры и физико-механических свойств. Получены высокопрочные жаропрочные алюминиевые сплавы на базе системы Al-Cr-Fe, а также квазикристаллические покрытия на основе систем Al-Cu-Fe и Al-Fe-Cr, обладающие низкой теплопроводностью, высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью.
Квазикристаллы, алюминиевые сплавы, наноструктурные материалы, быстрая кристаллизация
Описание предложения
Квазикристаллы - это принципиально новый класс материалов, которые представляют собой твердые тела с упаковкой атомов, характеризуется совершенным дальним порядком при отсутствии трансляционной симметрии и наличии поворотной симметрии с осями 5-го, 8-го, 10-го или 12-го порядка, запрещенными в кристаллических материалах. Необычная упаковка атомов в квазикристаллы обеспечивает уникальную комбинацию физико-химических свойств, таких как высокая твердость (6-10 ГПа), высокий модуль упругости (70-140 ГПа), высокая износостойкость при сравнительно небольшой плотности 4,5 г/см3, аномально низкой теплопроводностью , хорошими антиадгезионной характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью. В Институте проблем материаловедения Национальной академии наук Украины на основе порошковых материалов системы Al-Fe-Cr полученные высокопрочные алюминиевые сплавы, упрочненные наноразмерных квазикристаллических частицами. На основе базовой системы Al-Cr-Fe разработаны уникальные технологии ? в ? получения сплавов с уникальным комплексом механических свойств (= 8 - 10% при комнатной температуре). ? С и ? 300 МПа при 300 За счет дополнительного легирования их прочность доказана до 350 МПа 3000С.
В отличие от традиционных газотермических методов распыления (детонационного, плазменного и т.д.), предложенный метод позволяет сохранить в покрытии структурное состояния исходных порошков.
Квазикристаллических покрытия системы Al-Cu-Fe имеют коэффициент теплопроводности 2,29 Вт K-1 и высокую твердость 7 ГПа, что сохраняется неизменной при м-1 нагревании до 3000С. При этом коэффициент термического расширения квазикристаллических покрытий равен коэффициенту термического расширения большинства металлов, используемых в качестве подложки.
Тип технологии
Матеріал
Сфера применения
- в аэрокосмической технике – корпуса сопел, турбины, лопасти турбин, топливные баки, сварные трубопроводы и т.п. - в моторостроении, как тепловые барьеры в компонентах двигателей внутреннего сгорания; - в судостроении - детали двигателя, корпуса - в различных областях техники для замены деталей из нержавеющей стали и титановых сплавов. - в пищевой промышленности и производство бытовой техники, как высокопрочные антипригарные покрытия.
Инновационные аспекты
Для производства квазикристаллических порошков разработана уникальная технология распыления расплава водой под высоким давлением. Эта технология обеспечивает скорость охлаждения частиц до 106K/с. За счет выбора оптимального значения водородного показателя воды рН и применения специальных ингибиторов удается надежно предотвратить окисление порошков. Технология водного распыления является экологически чистой и взрывобезопасной.
Технология является менее затратной по сравнению с другими методами в связи с низкой стоимостью распыляющего вещества (вода), низкими энергозатратами на создание необходимого давления по сравнению с инертным газом или воздухом и благодаря высокой производительности. Кроме того, процесс обеспечивает более высокую скорость охлаждения при получении порошков 106K/с по сравнению с методом аргонового распыления позволяющего достичь максимум 105K/с. Развитая поверхность водораспыленных порошков способствует их хорошему прессованию.
Текущая стадия: | Є результати експериментальних досліджень |
---|---|
Статус прав интеллектуальной собственности: |
Условия сотрудничества:
Тип организаций: | Авторы заинтересованы во внедрении технологии производства квазикристаллических материалов. Могут быть обсуждены условия передачи методик получения квазикристаллических порошков, объемных материалов и покрытий. Состав и технология получения квазикристаллических материалов могут быть оптимизированы для применения в любой промышленности. |
---|---|
Регионы: | Азія Країни СНД Південна Америка Північна Америка Східна Європа Центральна Європа |