Введение 8
1. Обзор литературы 10
1.1 Карбид бора - перспективный конструкционный материал 10
1.2 Способы получения консолидированного изделия 12
1.2.1 Спекание без давления 13
1.2.2 Горячее прессование 14
1.2.3 Искровое плазменное спекание 15
1.3 Сопоставление и сравнение данных 19
2. Методика экспериментов 22
2.1 Определение распределения частиц по размерам методом лазерной
дифракции 22
2.2 Подготовка графитовой пресс-формы к эксперименту 23
2.3 Подготовка порошковой навески 24
2.4 Спарк-плазменное спекание керамических образцов 25
2.5 Определение плотности спеченных образцов 26
2.6 Определение микротвердости 27
2.7 Определение трещиностойкости 28
2.8 Рентгенофазовый анализ 28
2.9 Изучение микроструктуры образцов 30
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 58
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 58
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 59
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 59
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 61
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 61
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 65
4.3.1 Расчет материальных затрат 65
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 67
4.3.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 68
4.3.4 Накладные расходы 69
4.3.5 Формирование бюджета затрат проекта 70
4.4 Определение ресурсной и финансовой эффективности исследования "
Список публикаций 89
Актуальность работы
Одним из основных материалов для изготовления изделий, устойчивых к различным видам механического износа является керамика на основе карбида бора, в виду его привлекательных свойств, таких как: тугоплавкость, легкость, химическая инертность, высокая твердость (является третьим материалом по твердости после алмаза и нитрида бора при комнатной температуре) [1, 2].
Распространенным методом изготовления керамических изделий из карбида бора на данный момент является метод горячего прессования. Однако, этот метод не позволяет спекать наноструктурную керамику, так как процесс спекания происходит при высоких температурах (около 2000 °С) на протяжении длительного времени (время спекания достигает нескольких часов), что приводит к существенному росту зерен (более 10 микрон) и не позволяет реализовать потенциал субмикронного состояния зёренной структуры для достижения высоких физико-механических свойств керамики.
В последнее время активно развивается и используется метод спарк- плазменного спекания (SPS) порошковых материалов. Этот метод спекания перспективен для консолидации наноструктурной керамики на основе карбида бора, которая приобретает комплекс более высоких физико-механических свойств, чем крупнозернистая керамика. Вследствие этого, исследования и разработки керамики на основе карбида бора является актуальными [3].
Объектом исследования являются керамические модельные образцы из карбида бора, полученные методом спарк-плазменного спекания из порошковых смесей производства ООО «Полигон инновационных химических технологий» (ПИХТ) (г. Дзержинск). Данные порошковые смеси - это продукт из промышленных отходов производства «Дзержинского опытного завода авиационных материалов», содержащие карбид бора. На основе данного сырья комбинированным химическим и механическим способом были получены высококачественные порошковые смеси карбида бора с содержанием нанодобавки от 5 до 15 мас.%.
Целью работы является получение керамики на основе карбида бора методом спарк-плазменного спекания и изучение ее физико-механических свойств.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Характеризация порошковых смесей карбида бора.
2. Модельная оптимизация гранулометрического состава используемых порошковых смесей.
3. Спарк-плазменное спекания порошковых смесей при различных режимах.
4. Изучение влияния параметров синтеза на физико-механические характеристики полученных образцов.
5. Анализ полученных результатов.
