Проект «Создание совместного предприятия по производству в

«Разработка технологии производства конечных изделий из
алюмоматричных композиционных наноматериалов (АМНК)
методами пропитки преформ алюминиевыми сплавами и путем
финальной термомеханической обработки заготовок АМНК,
полученных методами механического легирования и горячей
консолидации»»
проект по ГК № 14.527.12.0015 от 13 октября 2011 г.
в рамках мероприятия 2.7 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2013 годы»
1
Краткое описание проекта
Цель
Проекта


Описание
Проекта



Разработка технологии и организация производства
нейтронпоглощающих и конструкционных
алюмоматричных композиционных наноматериалов,
которые будут применяться высокотехнологичными
предприятиями в различных отраслях российской
промышленности и обеспечат опережающее
инновационное развитие.
Инициатор проекта: ЗАО «Симбирская литейная
компания», г. Ульяновск
Поставщик технологии: Национальный
исследовательский технологический университет
«МИСиС», каф. ТЛП
Продукция проекта: Алюмоматричные
наноструктурированные композиционные материалы (АМНК),
поставляемые потребителям в виде литых деталей и
компонентов, катаных листов, слитков и экструдированных
профилей
Основные отрасли-потребители: Автомобилестроение,
авиастроение, приборостроение, электроника и
электротехника, атомная
промышленность и др.
2
Сроки реализации проекта: 2011-2013 гг.
АКТУАЛЬНОСТЬ проекта
Технология производства АМНК в рамках проекта позволяет гибко изменять свойства и
форму продукции в зависимости от запросов заказчика
Конструкционные материалы для автомобильной промышленности, авиастроения,
других секторов машиностроения
 Литые фасонные или штампованные изделия. Матрица – алюминиевые литейные
сплавы АК9, АК12, АК12ММгН и др. Наполнители – частицы SiC, Al2O3, Si3N4, TiB2,
графит, волокна SiC, муллитокремнезем; объемное содержание – до 30%
 Экструдированные профили. Матрица - сплавы систем Al-Cu, Al-Mg, Al-Si, Al-Cu-Mg, AlSi-Cu, Al-Fe-Si, Al-Si-Cu-Fe-Ni, Al-Zn-Mg-Cu. Наполнители – частицы SiC, Al2O3, Si3N4, и
др.; объемное содержание – до 30%
 Слитки. Матрица – алюминиевые литейные сплавы АК9, АК12, АК12М2МгН, В124, и
др. Наполнители – частицы SiC, Al2O3, Si3N4, TiB2, графит, волокна SiC,
муллитокремнезем; объемное содержание – до 30%
Конструкционные электротехнические материалы:
 Фасонные заказные изделия, тонкие пластины с содержанием наполнителя до 70%
Конструкционные и радиационно-защитные материалы:
 Экструдированные композитные профили для радиационной защиты. Матрица –
алюминиевые литейные сплавы АК9, АК12, АК12ММгН. Наполнители – частицы B4C, W,
PbO, SiB6; объемное содержание – до 30%
Конструкционные износостойкие, фрикционные и антифрикционные материалы:
 Литые фасонные или штампованные изделия. Матрица – алюминиевые литейные
сплавы АК9, АК12, АК12М2МгН, В124, и др. Наполнители – частицы SiC, Al2O3, Si3N4,
TiB2, графит, волокна SiC, муллитокремнезема, базальта, асбеста и др.; объемное
содержание – до 30%.
3
Применение продукции проекта в автомобильной промышленности…
Автомобильная промышленность – крупнейший потребитель продукции проекта
Наиболее распространенные примеры применения:
• вставки в блоки цилиндров
• поршни и детали поршней
• шатуны, клапаны, трибопары
• карданные валы
• тормозные барабаны, колодки, диски
• детали подвески и трансмиссии
Применяют компании:
• c 1992 GM
• c 1991 Toyota
• c 1991 Honda
4
… аэрокосмической промышленности…
Наиболее распространенные примеры применения:
•оперение фюзеляжа
• стойка шасси
•штоки гидроцилиндров
• крышки топливных систем
•несущие элементы корпуса космических
аппаратов
• крепления несущего винта вертолета
• лопатки и облицовка нагнетающего
компрессора турбин
•несущие элементы радаров, телескопов и
оптико-механических систем
• гидравлические клапаны систем
вертолетов и самолетов
•волокна, пропитанные расплавом –
обтекатели истребителей 5-го поколения
5
… электронике, приборостроении, радиационной защите
Электроника и приборостроение
Радиационно-защитные материалы
•преобразователи питания, подложки для
электронных плат и Flip Chip
•транспортно-упаковочные контейнеры для
транспортировки ОТВС
•теплорассеиватели и радиаторы, корпуса
приборов, антенн, волноводов и других
устройств
•радиационная защита реакторов и
комплексов для хранения радиационных
материалов рамы, станины, основания
точных приборов и высокоскоростных
механических систем
•рамы, станины, основания точных приборов и
высокоскоростных механических систем
6
Разработаны в НИТУ «МИСиС» в результате
выполнения проекта
1.Технологический процесс принудительной пропитки
расплавом (ПППР) алюминиевого сплава пористых заготовок
из армирующего компонента предназначен для производства
заготовок из алюмоматричных нанокомпозитов с
содержанием армирующей фазы SiC 60 об. %.
2. Технологический процесс, основанный на методе
механического легирования (ПОММЛ), предназначен для
производства консолидированных заготовок из
алюмоматричных нанокомпозитов с содержанием
армирующей фазы
а) SiC – 20 об. %;
б) B4C – 35 об.%
7
Технологический процесс ПППР
Основные этапы:
подготовка порошков SiC, механическое
легирование, приготовление Al расплава,
пропитка порошка, мех.обработка
 Изделие - Пластина 60х80х150
АМНК 60% SiC (МГТК.741134.001ТУ)
рекомендовано
к
применению
в
установках в качестве узлов,, для
которых требуется сочетание низкого
температурного
коэффициента
линейного
расширения
(ТКЛР)
при
высоких значениях теплопроводности и
твердости в условиях нагрева до 350 °С
в некоррозионной среде. Примерами
таких
узлов
могут
служить:
охлаждающая
подложка
силовой
электроники;
размеростабильное
основание
оптических
электронных
приборов;
элементы
силового
армирования.
8
Технологический процесс ПОММЛ
Основные этапы:
 Изделие – Пруток ф20х200 АМНК
20% SiC (МГТК.758271.001ТУ)
 Изделие рекомендовано к применению в
качестве силовых элементов несущих
конструкций для строительства,
транспортных средств,
энергетических установок, от которых
требуется сочетание высокой
прочности и жесткости
9
подготовка порошков SiC и АД33,
механическое легирование, прессование,
мех.обработка
Технологический процесс ПОММЛ
Основные этапы:
 Изделие – Брус 20х50х100 АМНК подготовка порошков B4C и АД33,
механическое легирование, прессование,
35% B4C (МГТК.741121.001ТУ)
 Изделие рекомендовано к применению
для изготовления элементов
радиационной защиты,, в том числе
предназначенных для использования в
изделиях и сооружениях для хранения и
транспортировки отработанного
ядерного топлива.
мех.обработка
10
Приемочные испытания
11
Приемочные испытания
12
Приемочные испытания
13
Применение продукции проекта
Нанокомпозиты будут применяться на предприятиях многих отраслей отечественной промышленности
Ульяновская область
РОССИЯ
ОАО «Ульяновский
моторный завод»
ОАО «УАЗ»
ОАО «ДААЗ»
ОАО «УМЗ 2»
(автомобилестроение)
Предприятия
автомобилестроения
Авиастроительные
предприятия
ЗАО «Авиастар-СП»
(авиастроение)
Предприятия
приборостроения
Предприятия
электронной и
электротехнической
промышленности
ОАО «Ульяновский
механический завод»
(оборонная
промышленность)
АМНК
Предприятия
атомной
промышленности
ФНПЦ ОАО «НПО «Марс»
ОАО «Утес»
ОАО «УКБП»
(приборостроение)
ОАО «Контактор»
(электроника и
электротехника)
Предприятия
оборонной
промышленности
ОАО «ГНЦ НИИАР»
(атомная промышленность)
14
Индикаторы проекта
индикаторы
план
факт
И2.7.1 Число разработанных технологий
2
2
И2.7.2 Число завершенных проектов,
1
1
И2.7.3 Число патентов (заявок)
3
3
И2.7.4 Число публикаций
11
12
И2.7.5 Объем дополнительного
высокотехнологичной продукции
855
млн.руб.
план 2014 г.
142 млн.руб.
И2.7.6 Дополнительный объем экспорта
Высокотехнологичной продукции
119
млн.руб.
план 2014 г.
15 млн.руб
И2.7.7 Количество новых рабочих мест
14 (23)*
14
перешедших в стадию коммерциализации
* до 2018 г.
15
Показатели проекта
показатели
план
факт
Объем привлеченных внебюджетных средств
38 млн. руб.
78 млн. руб.
Численность молодых специалистов,
11*
11
Число диссертаций
1
1
Число внедренных в экономику передовых
2
2
технологий
* В 2013 г.
16