Проект 23.4.6

Приоритетное направление III.23. Механика деформирования и разрушения материалов, сред, изделий, конструкций, сооружений и триботехнических систем при механических нагрузках, воздействии физических полей и химически активных сред.
Программа III.23.4. Механика гетерогенных, композитных сред и технологии на их основе.

Номер гос. регистрации:
АААА-А17-117030610140-0
Номер проекта: 0323-2018-0016
Название: Инженерно-физические основы синтеза перспективных металлокерамических порошков и гетерогенных материалов и их применения для газотермического напыления функциональных покрытий и создания экологически безопасных энергопреобразующих устройств
Руководитель: Солоненко О.П.
Исполнители: Баев В.К., Смирнов А.В., Бажайкин А.Н., Головин А.А., Гуляев И.П., Бледнов В.А., Чесноков А.Е.
Аннотация: Настоящий проект состоит из двух блоков: 1. Инженерно-физические основы синтеза перспективных металлокерамических порошков и их применения для газотермического напыления функциональных покрытий; 2. Инженерно-физические основы синтеза гетерогенных материалов и создания на их основе экологически безопасных энергопреобразующих устройств. Целью Блока 1 является сквозное комплексное изучение эволюции нано- и субмикроструктуры и характеристик исходных и синтезируемых порошков, а также напыленных газотермических покрытий на всех этапах их высокоэнергетической обработки: 1) подготовки исходной порошковой композиции Ti-C-NiCr с использованием энергонапряженных планетарных мельниц типа АГО-2; 2) получения агломерированных термореагирующих порошковых частиц Ti-C-NiCr с заданным гранулометрическим составом и объемным содержанием инертной связки; 3) in-situ плазменного синтеза микросферических, в том числе полых, металлокерамических порошков TiC-NiCr в контролируемой атмосфере с использованием многоцелевого плазмотрона с межэлектродной вставкой, позволяющего генерировать струи в ламинарном, переходном и турбулентном режимах истечения; 4) плазменного напыления синтезированных порошков TiC-NiCr с применением указанного плазмотрона, оснащенного дополнительным узлом для защиты гетерогенной струи и пятна напыления от воздействия воздушной атмосферы; 5) по-следующей импульсной обработки покрытий квазиламинарной плазменной струей. В результате обобщения результатов, полученных при выполнении данного блока Проекта, будут созданы и верифицированы инженерно-физические основы и программные коды для моделирования следующих процессов: 1) in-situ плазменного синтеза сферических, в том числе полых, нано- и субмикроструктурированных металлокерамических порошков «металлическая связка NiCr - ультрадисперсные включения TiC»; 2) плазменного напыления металлокерамических покрытий и их последующей импульсной высокоэнергетической обработки для получения высокоресурсных износостойких металлокерамических покрытий TiC-NiCr с многомасштабными в наноразмерной области структурно-фазовыми состояниями. В рамках блока 2 предполагается в продолжение начатых ранее исследований поведения пористых проницаемых материалов в перспективных энергопреобразующих устройствах, сосредоточить усилия на следующих основных аспектах. 1. Тепло-массообмен во вращающихся проницаемых дисках (роторах машин), в том числе при горении различных топлив; одним из важных вопросов – исследование возможности разделения на роторах тепловых потоков и загрязнений продуктов сгорания. 2. Взаимодействие вращающихся тел (дисков) из электропроводных материалов с магнитным полем постоянных магнитов; детальное исследование открытых эффектов неординарных закономерностей. 3. Течение в контрнаправленных потоках, в том числе при горении твердых топлив в проницаемых капсулах и сгорающих металлических матрицах. В результате выполнения блока 2 Проекта: 1) будет завершен цикл экспериментальных исследований по горению газообразных топлив на вращающихся проницаемых дисках с возможностью разделения потоков тепла и загрязнений продуктами сгорания; 2) будут построены физические модели взаимодействия проницаемых роторов с магнитным полем и управления процессом вращения, а также разработаны инновационные модели энергопреобразующих устройств с организацией процессов горения в проницаемых капсулах и на проницаемых роторах, а также обобщены результаты исследований в сводных публикациях.