بدأ الفريق العلمي التابع لقسم "علم المواد وفيزياء وكيمياء المواد" بجامعة جنوب الأورال الحكومية، بالتعاون مع شركة "NPO SilKaM"، في تطوير تقنية لإنتاج سيراميك عالي القوة من كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً (RSKK) لاستخدامه في منتجات هندسية بديلة للاستيراد.
وفي إطار المشروع الاستراتيجي لبرنامج "الأولوية 2030"، شرعت جامعة جنوب الأورال الحكومية في إجراء أعمال البحث العلمي والتطوير التجريبي (НИОКР) لتحديد المعايير التكنولوجية المثلى لإنتاج منتجات سيراميكية كثيفة وقوية من كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً.
يقوم الشريك الصناعي شركة "NPO SilKaM" بتوفير الفرصة لإجراء عملية "السيليكونة" لقطع الشغل باستخدام معداته الخاصة. ويبلغ إجمالي تمويل المرحلة الأولى من العمل، والمقرر استمرارها لمدة ثلاثة أشهر، 2.4 مليون روبل، حيث قدم الشريك الصناعي نصف هذا المبلغ، بينما يتم تمويل النصف الآخر في إطار برنامج "الأولوية 2030".
إن الهدف من البحث هو تطوير تكنولوجيا لإنتاج سيراميك كربيد السيليكون المخصص لأزواج الاحتكاك والعناصر الهيكلية الأخرى (بالتعاون مع شركة "NPO SilKaM"). ويتم في إطار المشروع تطوير مجموعة من العمليات التكنولوجية لإنتاج منتجات ذات أشكال معقدة (بما في ذلك حلقات يصل قطرها إلى 200 مم وأنابيب يصل طولها إلى 500 مم) تتمتع بخصائص تشغيلية عالية.
المنتج المحتمل الذي ستتمكن شركة "SilKaM" من إنتاجه بفضل تنفيذ هذا المشروع هو "محامل الانزلاق" لمعدات الضخ في قطاع النفط والغاز. ويعد المشتري الرئيسي لهذه المحامل هي المجموعة الصناعية "KONAR" في الوقت الحالي، تستخدم "KONAR" في مضخاتها محامل مستوردة من الولايات المتحدة وألمانيا. لذا تقوم جامعة جنوب الأورال الحكومية بالتعاون مع شركة "NPO SilKaM" بتطوير مادة جديدة بديلة للاستيراد.
يعد كربيد السيليكون (SiC) مادة واعدة لوحدات الاحتكاك التي تعمل في ظروف قاسية. وتتحقق هذه الأهمية من خلال مزيج فريد من الخصائص: الصلادة العالية (9.5 درجة على مقياس موس)، ومقاومة التآكل، والمقاومة الكيميائية في الأوساط القاسية (الأحماض، والقلويات، ومصاهير المعادن)، والمقاومة الحرارية (حتى 1500 درجة مئوية). ومن حيث مجموعة الخصائص الميكانيكية والتريبولوجية، يتفوق كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً على سيراميك الأكسيد الأرخص ثمناً.
على عكس "الجرافيت المُسلكن" (الذي تتراوح نسبة كربيد السيليكون فيه بين 25-50%) والذي تنتجه شركة "SilKaM" حالياً، يتميز كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً (RSKK) بنسبة أعلى بكثير من طور الكربيد (92-95%)، وقوة متزايدة، وبنية دقيقة الحبيبات، مما يحدد جودته التشغيلية العالية.
ومع ذلك، تتطلب تكنولوجيا (RSKK) ضبط العديد من المعايير المترابطة: محتوى الحشوات والروابط، والتركيب الحبيبي والظوري للشحنة، وأنظمة الكبس، والتلبيد التفاعلي عالي الحرارة (السيليكونة). وعادةً ما تحتوي توصيفات براءات الاختراع الحالية على نطاقات واسعة من الظروف، مما يجعل من المستحيل استخدامها بشكل مباشر للحصول على منتجات محددة دون إجراء أبحاث وتطوير (НИОКР) إضافية ومعمقة.
في المرحلة الحالية من الأبحاث، قام علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية بإنتاج أكثر من عشر عينات تجريبية من السيراميك على شكل أقراص بقطر 25 مم، كما تم تحديد خصائصها الهيكلية والميكانيكية.
وقد يرتبط التطوير المستقبلي للمشروع بتقديم طلب للحصول على منحة من مؤسسة العلوم الروسية (RNF). وفي حال الحصول عليها، يخطط الفريق العلمي تحت إشراف الدكتور في العلوم الكيميائية، دميتري جيريبتسوف، للانتقال خلال السنة الثانية من الأبحاث إلى إنتاج نماذج تجريبية لحلقات المحامل، وفي السنة الثالثة — إلى إتقان تكنولوجيا تصنيع الأنابيب من كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً (RSKK). وسيتم نشر النتائج بالتنسيق مع الشريك الصناعي.
إن إنشاء تكنولوجيا محلية لإنتاج منتجات كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً (RSKK) له أهمية استراتيجية كبديل للاستيراد لمنطقة تشيليابينسك وروسيا ككل. وبالإضافة إلى محامل قطاعي النفط والغاز وهندسة الطاقة، تشمل مجالات التطبيق المحتملة: المعدات التكنولوجية ذات الحرارة العالية، وعناصر المبادلات الحرارية للطاقة النووية، ومكونات المعدات الدفاعية (مثل ألواح الدروع للسترات الواقية من الرصاص والآليات العسكرية)، والمواد المقاومة للحرارة في صناعة المعادن.
ستسمح مجالات استخدام سيراميك كربيد السيليكون بتوسيع قدرات وحدات الاحتكاك (محامل الانزلاق) في قطاعات الهندسة الميكانيكية، والصناعات النفطية والكيميائية، وكذلك في قطاع أشباه الموصلات (كسيراميك مقاوم للحرارة والمواد الكيميائية في المفاعلات الكيميائية).
تشتهر منطقة تشيليابينسك بمجموعة واسعة من المؤسسات العاملة في قطاعات المعادن، والكيمياء، وبناء الآلات، والدفاع، والتي تولي أهمية قصوى للوصول إلى إنتاج محلي مستقل لمنتجات سيراميك كربيد السيليكون بدلاً من الاستيراد.
إن تنفيذ هذا المشروع سيتيح إنشاء قاعدة إنتاجية عالية التقنية في منطقة تشيليابينسك، تلبي احتياجات القطاعات الحيوية في الإقليم.
مورفولوجيا مركب كربيد السيليكون المرتبط تفاعلياً (RSKK) مع حبيبات الجرافيت
 |
|