Исследования и разработки

Разработан новый метод синтеза, позволяющий получать наночастицы из металлов, резко отличающихся по своим теплофизическим свойствам, в том числе из металлов в обычных условиях не образующих сплавов.

В методе реализован процесс самоорганизации, как при химическом синтезе, но при этом значительно расширен диапазон получаемых наночастиц (снимаются ограничения по физико-химическим свойствам металлических компонентов образующих частицу) вследствие быстрых изменений термодинамических параметров процесса.

Пример по свойствам наночастиц состава Al-Zn приведен ниже. Изображения нанопорошков получены с помощью просвечивающего электронного микроскопа JEM-2100. Анализ фазового состава наночастиц проводился детектором рентгеновского излучения X-Max, установленном на микроскопе.

рис.1 ММН.pngрис.2 ММН.png

рис.3 ММН.png

              a                                     b                                      c

На рисунке а – фотография исходных наночастиц, b – распределение алюминия в наночастицах, с - распределение цинка в наночастицах

рис.4 ММН.png

Гистограмма распределения наночастиц состава Al-Zn по размерам

Разработанный метод позволяет получать наночастицы из металлов, существующих в виде тонких металлических проволок в самых различных сочетаниях: Cu-Ag, Fe-Ni, Zn-Ni, Ni-Al, Cu-Al, Fe-Al и т.д. 

Наноразмерные частицы можно разделить на несколько групп, которые объединяют один или несколько из указанных параметров: химический состав, размер, форма, особенности структуры наночастицы и т.д. По химическому составу наночастицы можно разделить на однокомпонентные и многокомпонентные – состоящие из двух и более металлических фаз. Группа однокомпонентных наночастиц относительно велика, а способы получения таких частиц хорошо известны. Особые свойства однокомпонентных наночастиц, по отношению к массивному материалу, как правило, определяются размерным фактором. Многокомпонентные металлические наночастицы (ММН) это следующий шаг (от простого к сложному) в развитии методов синтеза наноструктур с новыми свойствами. ММН являются иерархически организованными наноматериалами содержащими субструктуры с разными масштабами и химическим составом, которые, наряду с размерным фактором, также будут определять их характеристики.

Свойства многокомпонентных наночастиц представляют огромный интерес для науки и технологий. Это связано с тем, что получение новых эффектов в целом ряде технологических направлений связывается с появлением нового поколения более сложных наночастиц. Многокомпонентные наноструктуры дают новые возможности в различных междисциплинарных областях, включая высокоэнергетические материалы, медицинскую диагностику, технологию зеленой энергетики, современное материаловедение, химию, медицину, биологию, защиту окружающей среды и т.д. Например, магнитные многокомпонентные наночастицы на основе железа позволят создать устройства хранения информации, намного превосходящие по емкости и быстродействию винчестеры современных компьютеров. Ожидается, что ММН окажутся более эффективными магнетиками, чем наночастицы чистых металлов за счет более высокого удельного поглощения для проведения гипертермии и визуализации с помощью магнитного резонанса. С их помощью удастся реализовать целенаправленный транспорт лекарственного вещества в орган-мишень или ткань-мишень, что является одним из базовых элементов технологии контролируемого высвобождения в медицине. Для задач создания новых конструкционных и функциональных материалов представляют интерес многокомпонентные наночастицы, например, никель - титана, никель – алюминия.

Возможность синтеза многокомпонентных наночастиц в значительной степени будет определяться методом получения нанопорошков. В связи с чем, обращают на себя внимание импульсные физические методы синтеза наночастиц металлов, основанные на распылении (испарении) и последующем быстром охлаждении металлической фазы. Достоинством таких методов являются высокие скорости изменения термодинамических параметров системы. При определенных условиях формирование наноструктуры в этих методах может происходить за счет объединения кластеров, образующихся на ранних стадиях процесса с образованием ММН с равномерным распределением металлических фаз.

Мы предлагаем нашим партнерам:
  • Индивидуальный подход к заказу
  • Научно-технологическое сотрудничество
  • Систему скидок
  • Доставку продукции
Новости
4 Апреля 2019 Компания «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» успешно выполнила работы по третьему этапу проекта «НТИ - Развитие» (www.fasie.ru)
На третьем этапе выполнения проекта разработаны методы изготовления гранулированных термопластичных материалов на основе микро- и наночастиц сплавов 03Х17Н14М3, Ti-Al, ВТ-6, ВНЖ-90 и Al2O3 (фидстоков) и исследованы их физико-химические характеристики. Для получения гранулированных материалов на основе микро- и наночастиц сплава 03Х17Н14М3 выбран комбинированный метод, включающий получение мелкого гранулята обработкой частиц со структурой ядро-оболочка раствором полимеров и совмещение мелкого гранулята с расплавом полимеров. Для получения гранулированных материалов на основе микро- и наночастиц сплавов ВТ-6, Ti-Al, ВНЖ-90 и Al2O3 выбран метод введения частиц ядро-оболочка в расплав полимеров. Определены режимы формования сложнопрофильных деталей из гранулированных материалов и исследованы их механические характеристики. Установлено, что по микротвердости, пределу прочности при растяжении и изгибе образцы сложнопрофильных деталей близки характеристикам соответствующих объемных материалов.
Разработка методов изготовления гранулированных материалов на основе микро- и наночастиц сплавов 03Х17Н14М3, Ti-Al, ВТ-6, ВНЖ-90 и Al2O3, а также литье под давлением сложнопрофильных деталей с требуемыми механическими характеристиками позволяет приступить к выполнению следующего этапа работ - разработке лабораторного технологического регламента получения гранул из частиц со структурой ядро-оболочка, наработке и исследованию гранулированных материалов. Проект выполняется при поддерже Фонда содействия инновациям (www.fasie.ru).
21 Ноября 2018 Компания "ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" индустриальный партнер проекта
ООО «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» индустриальный партнер ИФМП СО РАН по проекту ПНИ по теме: «Разработка и создание нового поколения бимодальных металлопорошковых композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» в рамках Соглашения 14.604.21.0158.
В настоящее время завершается выполнение второго этапа проекта "Определение условий синтеза бимодальных порошков на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем». Успешно выполнены работы:
•    Установлены электрофизические параметры получения бимодальных порошков сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ и 316L.
•    Исследованы физико-химические и технологические характеристики экспериментальных образцов бимодальных порошков жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивного изготовления деталей сложных систем.
•     Исследована возможность использования бимодальных порошков для аддитивного изготовления деталей сложной пространственной структуры методом селективного лазерного плавления.
•    Разработан метод микрокапсуляции бимодальных порошков органическими соединениями для создания защитного слоя на поверхности частиц. Микрокапсуляция препятствует окислению бимодальных порошков, способствует увеличению скорости спекания образцов и позволяет получать изделия с плотностью, близкой к теоретической плотности сплавов.