Архивная версия статьи, 2003 год (без графики и таблиц)

  Интеллект и инновоции — наш главный возобнолвяемый ресурс

Сегодня для всех очевидно, что будущее российской экономики будет определяться инновационным развитием. Только в этом случае Россия из государства, торгующего природными ресурсами, станет государством, в котором основой экономического роста будут научно-технические достижения. Вот почему ежегодный Московский международный салон инноваций и инвестиций проводится при поддержке Правительства Российской Федерации и имеет статус официального мероприятия Всемирной организации по охране интеллектуальной собственности и Международной ассоциации по охране промышленной собственности. Прошедший недавно III Салон в очередной раз подтвердил, что Россия по-прежнему обладает огромным научным и интеллектуальным потенциалом. И это наш главный возобновляемый ресурс. В работе Салона приняли участие свыше 420 фирм и их представителей более чем из 30 регионов России и стран ближнего и дальнего зарубежья, в т. ч. из Беларуси, Украины, Молдовы, Польши, Бельгии, Италии и Эстонии. В составе выставочной экспозиции были представлены более 1500 изобретений и инновационных разработок, которые охватывают широкий спектр отраслей науки и производства. Тематических ограничений практически не было. Все, кто посетил экспозицию Салона, смогли познакомиться с технологическими, техническими и конструкторскими разработками, относящимися к космическим исследованиям, нефтедобыче, медицине, биологии, сельскому хозяйству и рыбоводству, производству новых материалов, экологии и т. д. Технологии ударно-волновой обработки материалов Перспективы научно-технического прогресса в значительной степени связаны с разработкой, производством, использованием новых материалов либо формированием новых свойств у материалов традиционных. С этого направления и начнем. Технология ударно-волновой обработки материалов представляет собой высокоэнергетический и скоростной процесс нагружения материалов. В результате такой обработки в них происходят глубокие структурные и фазовые превращения. Специалистами Пензенского государственного университета разработаны технологические процессы взрывного прессования и сварки взрывом и создана математическая модель, позволяющая управлять этими процессами с целью получения заготовок с заранее заданными свойствами. Применение технологии взрывного прессования обуславливает образование мелкозернистой структуры материала (относительная плотность обработанных материалов составляет 95–98%) и формирование высокопрочных межзеренных связей. Эти структурные изменения обеспечивают существенное улучшение свойств получаемых изделий, в т. ч. эксплуатационных характеристик, а также увеличение ресурса работы. Например, окисляемость изделий на основе композиционного металлокерамического материала состава хром-хромит лантана, изготовленных по технологии взрывного прессования и работающих в окислительных средах с температурой до 1500 °С, понижается в 2,5-3 раза в сравнении с образцами, полученными с использованием традиционных технологий. Кроме того, в 2 раза повышается теплопроводность, электросопротивление снижается на 15–20%, а эрозионный износ в 6-10 раз. Использование тонкостенных трубок из композиционного металлокерамического материала позволяет повысить КПД установки на 30%, а ресурсное время ее работы увеличить в 3 раза. Сейчас университетом разрабатывается технология ударно-волновой обработки полимерно-керамических композиционных материалов, позволяющая существенно повысить их механическую и адгезионную прочность в сравнении с образцами, полученными по традиционной технологии. Эффективным и высокопроизводительным способом получения композиционных материалов является сварка взрывом. В результате действия высоких давлений (до 10-50 ГПа) и скоростей нагружения (от 50 до 1000 м/сек.) при одновременной малой длительности (1–30 мкс) происходящих процессов сварка взрывом позволяет получать высокопрочные неразъемные соединения и обеспечивает упрочнение поверхности. Для реализации этого метода не требуются технологическая оснастка и оборудование, что значительно упрощает саму технологию. Поверхности, подвергаемые сварке, требуют минимальной механической обработки (обычно она подразумевает очистку от окалины, ржавчины и масляных пятен). Методом взрывного нагружения можно проводить высококачественную сварку подавляющего большинства однородных и разнородных металлов и сплавов, не свариваемых или плохо свариваемых между собой известными методами. Например, алюминия со сталью, алюминия с никелевыми сплавами, алюминия с медью и ее сплавами, нержавеющей стали с цветными металлами, меди со сталью, меди с титаном и др. Сварка взрывом практически не имеет ограничений по площади свариваемых элементов. Получаемые таким способом соединения обладают высокими прочностными и энергетическими характеристиками. Прочность сварного соединения получается выше предела прочности наименее прочного материала биметаллической пары. Применение биметаллических материалов перспективно и в качестве альтернативы дорогостоящим коррозионно-стойким нержавеющим сталям и цветным металлам. Это не только экономит расход дорогостоящих материалов, но в ряде случаев позволяет получить изделия с более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками. Университетом разработаны схемы сварки взрывом заготовок плоской, трубной и цилиндрической форм. Это особенно актуально в машино- и приборостроении, где широко распространены технологические процессы развальцовки труб в теплообменных аппаратах и котлах, различных втулках и трубах большого диаметра, для футеровки полых деталей, напрессовки металлических наконечников на концы кабелей и т. д. Другие способы изменения свойств традиционных материалов Широкое применение алюминия и сплавов на его основе обусловлено такими их качествами, как малый удельный вес, высокая удельная прочность, удовлетворительная коррозионная стойкость, хорошая способность к формоизменению путем литья, давления, резания, а также высокая тепло- и электропроводность. Ограничения в применении этих материалов связаны с низкой поверхностной твердостью и невысоким модулем упругости. Технология микродугового оксидирования (МДО), предлагаемая Пензенским государственным университетом, открывает новые перспективы практического применения алюминия и сплавов на его основе. Данная технология позволяет формировать на поверхности изделий керамические слои (покрытия) с кристаллической и аморфной структурой широкого функционального назначения. Такие покрытия обладают целым рядом уникальных свойств. Их твердость в 4,5 раза больше твердости закаленной стали (до 2500 HV), износостойкость в 2-2,5 раза выше аналогичного показателя закаленной стали. Благодаря покрытию модуль упругости изделия повышается до 15%. Покрытие обеспечивает высокие антипригарные, антикоррозионные и диэлектрические свойства (величина пробойного напряжения повышается до 4 кВ/мм), низкую теплопроводность и хорошие декоративные свойства. К тому же, такие покрытия являются экологически безвредными. Покрытия, получаемые методом МДО, могут найти свое применение в самых разных областях: в машиностроении, электроэнергетике, стоматологии и т. д. Технология МДО позволяет создавать широкий ряд изделий как простой формы, так и сложнопрофильных с новыми функциональными свойствами. Эти изделия могут быть использованы в различных машинах и приборах промышленного и бытового назначения, работающих в условиях трения и больших контактных напряжений, а также в производстве элементов датчиковой аппаратуры и других изделий, испытывающих воздействие агрессивных сред, теплового воздействия и т. д. В электродвигателях, обмотки которых изготовлены из алюминиевой проволоки, можно заменить традиционные изолирующие оболочки покрытием, полученным методом МДО. Нанесение диэлектрического покрытия на алюминиевую шину обмотки трансформатора позволит заменить масляные трансформаторы на «сухие», что в свою очередь расширит диапазон их работы и увеличит надежность. Изоляторы из алюминиевого сплава, обработанные по технологии МДО, более просты в изготовлении (в отличие от традиционных керамических), способны выдерживать ударные нагрузки и не имеют склонности к трещинообразованию. Восстановление антипригарного покрытия на ножах, применяемых на автоматических упаковочных линиях, позволит увеличить срок их службы в 15 раз (по сравнению с тефлоновым покрытием). Уже есть опыт изготовления изделий для стоматологических поликлиник. Это зубопротезные наконечники, которые в процессе эксплуатации подвергаются стерилизации. Изделия из алюминиевых сплавов с предварительно нанесенным покрытием являются рентгенопрозрачными и биоинертными, что позволяет использовать их вместо изделий из титана. Удовлетворительная коррозионная стойкость получаемых покрытий позволяет заменять керамическую технологию для агрессивных сред на технологию МДО при производстве узлов и деталей запорной гидроаппаратуры. Это значительно упрощает технологию изготовления деталей, увеличивает их надежность и срок эксплуатации. Аморфные металлические сплавы Аморфные металлические сплавы (АМС) — это новый класс материалов с особыми свойствами, обусловленными их структурным состоянием. Основной особенностью структуры АМС является хаотическое расположение атомов, которое обуславливает высокую прочность, коррозионную стойкость, магнитную анизотропию, высокую радиационную стойкость, полную структурную и химическую гомогенность АМС. Фирма «МИФИ-АМЕТО» (г. Москва) специализируется на разработке и производстве АМС марки «СТЕМЕТ», используемых в виде припоев и конструкционных материалов (например, сплавов с эффектом памяти формы) в машиностроении, электротехнической и инструментальной промышленности, приборостроении, аэрокосмической технике, судостроении, атомной энергетике и т. д. Многие сплавы-припои из-за своей хрупкости в кристаллическом состоянии не могут быть получены в виде тонкой фольги обычными методами и поэтому используются только в виде порошка. Фирма «МИФИ-АМЕТО» производит припои методом быстрого затвердевания расплава на вращающемся барабане-холодильнике. Припои выпускаются в виде аморфной ленты толщиной от 20 до 150 мкм и шириной до 50 мм из сплавов на основе меди, никеля, алюминия, титана, циркония, тугоплавких металлов и др. Аморфная фольга из таких сплавов обладает хорошей прочностью, гибкостью и вязкостью. Она очень удобна для пайки плоских поверхностей различной формы и может быть отштампована на заготовки для обеспечения точных размеров соединения. Аморфные припои «СТЕМЕТ» успешно заменяют серебросодержащие, превосходя их по характеристикам и экономичности применения, и часто позволяют отказаться от применения флюса. Повышенная диффузионная и адгезионная активность аморфных сплавов при плавлении делает их пригодными для пайки и диффузионной сварки самых различных материалов. «МИФИ-АМЕТО» выпускает широкий спектр аморфных припоев для пайки изделий из меди, алюминия, титана и сплавов на их основе, нержавеющих сталей, жаропрочных никелевых сплавов, циркония, тугоплавких металлов и их сплавов, металлокерамических материалов, графита, керамики и др. «СТЕМЕТ 1101» состава медь-никель-фосфор-олово предназначен для бесфлюсовой пайки меди и пайки медных сплавов с использованием флюсов, температурный интервал активности которых совпадает с температурой пайки. Низкое электросопротивление паяных соединений позволяет использовать «СТЕМЕТ 1101» для пайки контактов, шин и других изделий электротехнической промышленности. Припой особенно удобен для пайки плоских поверхностей большой площади. Высокие механические характеристики дают возможность использовать «СТЕМЕТ 1101» при изготовлении топливной, гидравлической, криогенной и вакуумной аппаратуры. «СТЕМЕТ 1108» состава медь-олово-индий-никель предназначен для пайки меди, медных сплавов и сталей в любом сочетании с использованием флюсов. Микрокристаллический припой «СТЕМЕТ 1108» имеет лучшую растекаемость и затекание в зазор по сравнению с серебряными припоями. Припой особенно удобен для пайки трубчатых соединений в электротехнической, криогенной, вакуумной, топливной и гидравлической аппаратуре. Припой «СТЕМЕТ 1202» состава титан-цирконий-медь-никель предназначен для пайки технического титана и его сплавов различного назначения в вакууме или в атмосфере проточных инертных газов. Припой может быть использован в авиакосмической промышленности, судостроении, химическом машиностроении и других областях, связанных с производством изделий из титановых сплавов, к которым предъявляются особые требования по прочности, пластичности, вакуумной плотности и коррозионной стойкости соединений. Припой «СТЕМЕТ 1301» состава никель-хром-железо-кремний-бор предназначен для пайки сталей различного назначения и никелевых сплавов в вакууме или атмосфере водорода, аргона, аммиака, а также для газопламенной и электроконтактной пайки с использованием флюсов Ф200 и Ф210. Наиболее эффективен этот припой при пайке тонкостенных конструкций, телескопических соединений. Паяные соединения обладают кислотостойкостью, жаропрочностью и жаростойкостью. Рекомендуемая температура пайки — 1020–1150 °С. Нанотехнологии Консультационно-экспертная фирма «ФиД» (г. Москва), занимающаяся продвижением российских технологий на внутренний и мировой рынки, представила на выставке целый ряд перспективных разработок самого различного назначения. Среди них самые уникальные — объемные наноструктурные материалы, получаемые новым методом интенсивных пластических деформаций. В соответствии с международной терминологией к наноструктурным металлам и сплавам относятся материалы со средним размером зерен менее 100 нм. В настоящее время в России известен целый ряд технологий получения наноструктурных материалов методами порошковой металлургии, которые позволяют получать ультрадисперсные порошки путем испарения, взрыва, плазмохимического синтеза, осаждения коллоидного раствора и механического легирования. Новый подход к получению объемных наноматериалов включает использование интенсивных пластических деформаций (ИПД) для трансформации микроструктур объемных образцов и заготовок в наноразмерные и ультрамелкозернистые. Этот метод может быть применен к различным материалам: металлам, сплавам, интерметаллидам, композитам. В настоящее время исследованием и развитием методов ИПД занимаются Уфимский государственный авиационный технический университет, Институт проблем сверхпластичности РАН (г. Уфа), Институт физики металлов Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург). Результаты исследований показывают, что объемные наноструктурные материалы могут проявлять уникальные физические свойства, связанные с увеличением прочности, пластичности, коррозионной стойкости и др. Например, прочность образцов наноструктурного сплава алюминия увеличивается в 3-4 раза, а чистый титан после ИПД становится прочнее его легированных сплавов. Обычные углеродистые стали в наноструктурном состоянии имеют в ряде случаев более высокие антикоррозионные свойства, чем специальные нержавеющие стали. При повышенных температурах наноструктурные материалы могут проявлять свойство сверхпластичности при очень высоких скоростях деформации. Это свойство особенно актуально при сверхпластической формовке различных деталей и изделий сложной формы. Кроме того, сверхпластичные наноструктурные материалы могут использоваться в качестве соединительных слоев для сварки в твердом состоянии материалов разного химического состава. Как полагают специалисты, металлические материалы, обладающие высокими прочностными и пластическими характеристиками, могут использоваться в микросистемах в качестве мембран и пружин, как заменитель кремния, а также для изготовления валов и деталей микродвигателей и в других микроустройствах с размерами в несколько десятков микрометров. Особый интерес представляет применение наноструктурных металлов в качестве имплантантов и материала для медицинского инструмента в травматологии, ортопедии и стоматологии. Например, наноструктурный чистый титан в качестве материала для имплантантов обеспечивает оптимальное сочетание прочности с максимальной биологической совместимостью. В ГУП «НКТБ “Искра”» (г. Уфа) разработана и освоена технология получения наноструктурных полуфабрикатов и изделий из титана для медицинских целей, в т. ч. для изготовления имплантатов и медицинского инструмента нового поколения. По итогам работы Салона за разработку наноструктурного титана для медицинских имплантатов НКТБ «Искра» было награждено золотой медалью. В Институте физики металлов Уральского отделения РАН (г. Екатеринбург) освоено получение наноструктурных сплавов на основе никелида с эффектом памяти формы. Кроме высокой прочности, пластичности, коррозионной стойкости, новые материалы обладают высокообратимыми эффектами памяти формы (однократной и термообратимой), высоким реактивным сопротивлением, гиперупругостью, долговечностью и биосовместимостью. Благодаря этому уникальному сочетанию свойств новые наноструктурные сплавы могут быть использованы при изготовлении приборов, устройств, изделий нового поколения. Это могут быть высокоточные узкогистерезисные силовые термопереключатели, свечи зажигания, устройства для остеосинтеза в травматологии и ортопедии, эндоскопические медицинские аппараты для безоперационного извлечения камней из полых органов, для эндоскопических и лапароскопических электрохирургических операций в урологии, гастроэнтерологии, проктологии, сосудистой и кардиохирургии. Продолжение см. на стр. 81 Ольга Горгома, фото Александра Ануфриенко

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок