Наноструктурные материалы ООО «Сферамет» ООО «НПП Элстин-С

История Порошковая металлургия Порошковая металлургия Начало активного развития – 60-е годы Передовое преприятие ОАО «Полема» Тулачермет Продукция – металлические порошки распыленные и восстановленные

Гранульная металлургия Начло активного развития 70 годы Начло активного развития 70 годы Применение – авиационное двигателестроение Материалы – сферические гранулы жаропрочных сплавов

Самораспростроняющийся высокотемпературный синтез СВС Открытие – 1967г. Мержанов А.Г. Начало активного развития – 80 годы Материалы – в оснавном керамика горючее + окислитель = продукт реакции + тепловой эффект. Горючее это, например, порошки Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Mo, W и др., окислитель С, В,Si, N2, H2, O2, S, Se и др., продукты реакции карбиды, бориды, силициды, нитриды и другие соединения

Создние новой технологии Гранульная металлургия + СВС Принцип формирования наноструктурных матариалов с использованием сферических гранул двух фракционных составов

Наименование проекта Наименование проекта «Разработка технологии получения наноструктурных материалов на базе сферических гранул химически активных металлов, сплавов и интерметаллидов с использованием метода центробежного распыления расплавов» «Разработка технологии получения наноструктурных материалов на базе сферических гранул химически активных металлов, сплавов и интерметаллидов с использованием метода центробежного распыления расплавов»

Цели и задачи проекта Цели и задачи проекта Цель проекта: 1. Создание производства сферических гранул химически активных металлов, таких как титан, цирконий, ниобий, тантал, сплавов на их основе, интерметалллидов. Например, системы титан – алюминий, титан – никель на установке центробежного распыления; 2. Разработка технологии получения наноструктурных материалов на базе сферических гранул.

Суть проекта Инвестиционным проектом предусматривается: Создание опытного производства сферических гранул - изготовление гарнисажной вакуум-плазменной печи - изготовление гарнисажной вакуум-плазменной печи - Изготовление установки центробежного распыления расплава химически активных металлов и сплавов - Изготовление установки центробежного распыления расплава химически активных металлов и сплавов Промышленное освоение производства новых наноструктурных материалов на базе сферических гранул для различных отраслей промышленности.

Схема гарнисажной вакуум-плазменной печи для выплавки жаропрочных и конструкционных сплавой

Схема плавильной вакуум-плазменной гарнисажной печи с электромагнитным управлением плазменным разрядом и перемешиванием расплава для выплавки химически активных металлов и сплавов

Технико-экономические показатели вакуум-плазменной гарнисажной печи с электромагнитным управлением плазменным разрядом и перемешиванием расплава управлением плазменным разрядом и перемешиванием расплава НаименованиеХарактеристикиЕд.измеренияПоказатели Внутренний диаметр тигля Медный водоохлаждаемый мм 300; 400; 500 Масса сливаемого расплава (по титану) С электромагнитным перемешиванием расплава кг 30; 60; ; 60; 110 Масса сливаемого расплава (по железу) С электромагнитным перемешиванием расплава кг 60; 120; 230

НаименованиеХарактеристикиЕд.измеренияПоказатели Объем камеры дозатора для введения легирующих элементов л20 Параметры электромагнитных устройств Мощность электромагнитов для управления дугой кВт не более 1 Мощность электромагнитов для перемешивания расплава кВт не более 2 Напряжение питания электромагнитов В24

НаименованиеХарактеристикиЕд.измеренияПоказатели Размеры отливаемых заготовок Диаметрмм мм Длинам до 1 м Параметры вакуумного плазмотрона Сила тока дуги кА 3 ÷ 7,5 Напряжение дуги В 30 ÷ 75 Мощность плазменной дуги кВт до 450 Энергетические показатели Расход электроэнергии при плавке сплавов титана кВтчас/кг 5 ÷ 7 Расход электроэнергии при плавке сплавов железа кВтчас/кг 2 ÷ 3 Продолжительность плавки сплавов титана ч0,6÷2,0 Продолжительность плавки сплавов железа ч 1 ÷ 2,5

Схема центробежного распыления Получение сферических гранул металлов и сплавов методом центробежного распыления происходит следующим образом: Получение сферических гранул металлов и сплавов методом центробежного распыления происходит следующим образом: - во вращающийся с заданной скоростью гарнисажный тигель поступает расплав, получаемый путем регулируемого плавления исходной заготовки в плазменном разряде; - из вращающегося тигля, под действием центробежных сил, капли расплава вылетают из него и кристаллизуются в полете в виде сферических частиц.

Установка центробежного распыления Р-1 Установка центробежного распыления Р-1

Плазмотрон

Источник питания для создания азотной и аргоновой плазмы

ХарактеристикиЕд.измеренияПоказателиПримечание Габариты установки м 5,0 х 6,0 высота 6,0 Диаметр камеры в зоне распыления м2,0 Метод плавления исходной шихты Плазменный Плазмообразующий газ Аргон, гелий, азот, смесь газов Расход газа с рециркуляцией м3/час0,1 Максимальная мощность плазмотрона кВт150 Общая мощность установки кВт170 Технико-экономические показатели установки центробежного распыления расплава Р-1

ХарактеристикиЕд. измере ния ПоказателиПримечание Источник питания ИПН 160 – 2500 Имеет возможность работы в режиме аргонной и азотной плазмы Расход воды на охлаждение м3/час10 Исходная шихта Электрод диаметром 40мм, 50мм, длиной 1000мм.. Возможно увеличение диаметра электрода до 80мм, и массы электрода до 40кг Масса электрода ЖС диаметром 40 мм кг11 Масса электрода ЖС диаметром 50 мм кг15,7

ХарактеристикиЕд.измеренияПоказателиПримечание Время смены электрода мин5 Получаемый продукт Частицы сферической формы размером 25мкм – 800 мм. Максимальная производительность кг/час До 35 Производительность гранулирования сплавов ЖС в капельном режиме кг/час Не более 20 Производительностькг/смену110 тонн/год25

Этапы выполнения проекта гарнисажной вакуум-плазменной печи гарнисажной вакуум-плазменной печи. Этап 1. Строительство производственного участка на территории Снегиревского Завода Огнеупоров и организация производства сферических гранул производительностью 24 тонны в год. Проектирование гарнисажной вакуум-плазменной печи гарнисажной вакуум-плазменной печи. Этап 2. Организация производства сферических гранул металлов и сплавов перспективных для создания новых композиционных наноструктурных материалов. гарнисажной вакуум-плазменной печи. Изготовление гарнисажной вакуум-плазменной печи. Этап 3. Организация опытного производства новых композиционных наноструктурных материалов.

Объем инвестиций Объем инвестиций Инвестиции, необходимые для выполнения 1 и 2 этапов проекта млн. руб. Инвестиции, необходимые для выполнения 1 и 2 этапов проекта млн. руб. Ожидаемый годовой экономический эффект млн. руб. Ожидаемый годовой экономический эффект млн. руб.

Перечень перспективных гранульных материалов для различных отрослей промышленности п/п Номенклатура производства Ожидаемая потребность на первом этапе (тонн в год) Применение 1 Жаропрочные сплавы Авиационное двигателестроение, детали судовых двигателей и др. Пресс инструмент, литейные формы. 2 Дисперсионно упрочненные жаропрочные сплавы. Нанострук-турные материалы 10 Авиационное двигателестроение. Мишени для магнитронного и ионно-плазменного напыления. 3 Конструкционные сплавы для средненагруженных и высоконагруженных изделий Изделия деталей машин, механизмов приборов например шестерни, фланцы, зубчатые колеса, седла и корпуса клапанов, муфты, эксцентрики, корпуса подшипников, диски, втулки и др. для автомобильной, тракторной, судовой промышленности, машиностроения.

4 Химически активные сплавы 100 Изделия для авиационной промышлен- ности, фильтры для очистки воды, запорная арматура для агрессивных сред, гранулы для напыления на изделия, работающие в агрессивных средах гранулы для изготовления наноструктурных материалов 50 Изделия для атомной промышленности, фильтры для очистки воды, запорная арматура для агрессивных сред, гранулы для напыления на изделия, работающие в агрессивных средах, гранулы для изготовления наноструктурных материалов. 10 Изделия для атомной промышленности, гранулы для изготовления наноструктурных материалов

5Интерметаллиды20 Жаропрочные изделия для авиационной промышленности, мишени для магнитронного и ионноплазиенного напыления, клапана ДВС и др 40 Жаропрочные изделия для авиационной промышленности, сплавы с памятью формы. 6 Тугоплавкие материалы 50 Наплавка на изделия подвергающиеся ударному абразивному износу, буровой инструмент 10 Мишени для магнитронного и ионноплазиенного напыления

Инициаторы и участники проекта ООО «Сферамет» - научно-производственное предприятие, специализирующееся в области разработки и внедрения передовых материалов и оборудования в порошковой металлургии. ООО «Сферамет» - научно-производственное предприятие, специализирующееся в области разработки и внедрения передовых материалов и оборудования в порошковой металлургии. ООО «НПП Элстин-С» - научно-производственное предприятие, специализирующееся в области разработки и внедрения передовых материалов, оборудования и технологий в энергетике, строительстве, горно-перерабатывающей, металлургической областях и других отраслях промышленности - коллективный член Международной Академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ). ООО «НПП Элстин-С» - научно-производственное предприятие, специализирующееся в области разработки и внедрения передовых материалов, оборудования и технологий в энергетике, строительстве, горно-перерабатывающей, металлургической областях и других отраслях промышленности - коллективный член Международной Академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ). ОАО Электромеханика - изготовитель источника питания и установки центробежного распыления. ОАО Электромеханика - изготовитель источника питания и установки центробежного распыления. ООО НПКО «Стальпроект» - проектант, рабочая документация для изготовления оборудования. ООО НПКО «Стальпроект» - проектант, рабочая документация для изготовления оборудования.

Преимущества проекта К преимуществам предлагаемого проекта относятся: обеспечение невысокого уровня рисков для участников проекта, обусловленное наработанным научно-производственным потенциалом участников; обеспечение невысокого уровня рисков для участников проекта, обусловленное наработанным научно-производственным потенциалом участников; обеспечение предпосылок для эффективности и своевременного возврата инвестиций, основанное на знании конъюнктуры рынка материалов; обеспечение предпосылок для эффективности и своевременного возврата инвестиций, основанное на знании конъюнктуры рынка материалов; уникальность разработанной технологии; уникальность разработанной технологии; высокая патентоспособность. высокая патентоспособность.

Текущая стадия исполнения проекта. Установка центробежного распыления находится в стадии горячих испытаний на ОАО «Электромеханика». Установка центробежного распыления находится в стадии горячих испытаний на ОАО «Электромеханика». Вакуумно-плазменная гарнисажная печь в стадии проектирования в ООО «НПКО Стальпроект» Вакуумно-плазменная гарнисажная печь в стадии проектирования в ООО «НПКО Стальпроект»