abstract electric light background

Порошковая технология получения нанокерамических изделий

В отделе 30 ГНЦ ФГУП «Центра Келдыша» реализована порошковая технология получения нанокерамических и нанокомпозиционных изделий. Данная технология включает в себя следующие основные этапы изготовления изделий: получение порошка, приготовление исходных смесей, формование, удаление связующих (если необходимо), компактирование.

Исходные нанопорошки изготавливаются на плазмохимической установке, которая предназначена для синтеза неорганических нанопорошков с размером частиц 10-80 нм с заданным дисперсным и химическим составом. Установка универсальна, позволяет синтезировать широкий спектр соединений (металлов, оксидов, карбидов, карбонитридов, композиций). Установка создана сотрудниками ИМЕТ РАН и предназначена как для проведения НИОКР, так и в мелкосерийном промышленном производстве.


Плазмохимическая установка для получения нанопорошков

Приготовление смесей нанопорошков происходит в ультразвуковом смесителе-диспергаторе. Нужные наночастицы (порошки, нанотрубки и т. п.) помещаются в жидкую среду и прокачиваются через цепочку пяти ультразвуковых генераторов мощностью по 1 кВт. Ультразвуковое воздействие приводит к разбиванию агломератов наночастиц и созданию гомогенной суспензии.


Ультразвуковой смеситель-диспергатор

Получение сухой агломерированной смеси наночастиц проводится на испарительной сушке фирмы GEA. Распыление в горячем воздухе приводит к удалению излишней влаги и получению сухих смесей для приготовления шликеров или проведения сухого компактирования.


Испарительная сушка GEA

Изготовление заготовок керамических деталей проводится на установке объёмного шликерного литья 06 ФКЛ-100 с ёмкостью для приготовления шликера.
Литьё тонких керамических плёнок толщиной 10 — 400 мкм шириной до 200 мм осуществляется на установке плёночного литья модели CAM — L252TB фирмы КЕКО.


Установка плёночного литья модели CAM — L252TB фирмы КЕКО

Для прессования заготовок используются гидравлические прессы Mecamaq MD-30 усилием 30 т и Mecamaq DE-100 усилием 100 т, а также гидростат CIP 62330 с рабочим давлением 207 МПа.
Перед проведением спекания керамических изделий из заготовок следует удалить органические связующие. Легколетучие фракции отгоняются в вакуумных сушильных камерах при температуре до 350 оС в вакууме либо контролируемой инертной газовой среде. Процесс завершается в специализированной печи для удаления пластификатора при температурах до 1050 оС в вакууме либо контролируемой инертной газовой среде.
Для традиционного спекания и термической обработки изделий используется комплекс печного оборудования, включающий автоматизированные печи спекания, отжига и высокотемпературную. Все печи с углеродными нагревателями, процесс происходит в вакууме 10-7 Па либо чистой контролируемой инертной или восстановительной газовых средах. Предельные температуры составляют 2200 оС для печей спекания и отжига и 2800 оС для высокотемпературной.


Комплекс печного оборудования для спекания и термической обработки изделий

Кроме традиционного спекания реализованы другие современные методы компактирования: горячее прессование, электроимпульсное компактирование, импульсное плазменное спекание.

В установке горячего прессования на образец в процессе спекания воздействует как температура, так и внешнее одноосное давление. Температура спекания до 2200оС, внешнее усилие до 20 т, среда вакуум 10-7 Па либо контролируемый инертный газ.


Установка горячего прессования

В установке электроимпульсного компактирования реализован один из лучших динамических методов компактирования наноматериалов. Через образец пропускается импульс тока амплитудой 300000 А длительностью 10-3 сек, в результате полностью сохраняется исходный размер зёрен материала. Установка позволяет получать наноматериалы с уникальными свойствами.
Импульсное плазменное спекание — один из лучших в мире методов компактирования наноматериалов. В установке FCT-HP D 25 в процессе спекания образец разогревается прямым пропусканием коротких импульсов постоянного тока 8000 А, в результате время цикла нагрева до 2400˚С сокращается до нескольких минут. Благодаря этому повышается агломерационная активность материалов за счет идущих в точках соприкосновения порошковых частиц процессов и не происходит роста размера зерна материала.


Установка импульсного плазменного спекания FCT-HP D 25
Метки: нет меток

Комментарии закрыты.