南乌拉尔国立大学材料科学与材料物理化学系的研究团队与NPO SilKaM合作,已开始开发一种利用反应烧结碳化硅生产高强度陶瓷的技术,用于替代机械工程产品的进口。
作为“优先2030计划”战略项目的一部分,南乌拉尔国立大学启动了研发工作,旨在确定利用反应烧结碳化硅生产致密、耐用陶瓷产品的最佳工艺参数。
合作伙伴(NPO SilKaM)将利用其设备提供工件硅化处理服务。第一阶段工作计划为期三个月,总经费为240万卢布,其中一半由工业合作伙伴提供,另一半由“优先2030计划”资助。
本研究旨在开发一种用于摩擦副及其他结构件的碳化硅陶瓷生产技术(与NPO SilKaM 有写责任公司合作)。该项目涉及开发一套工艺步骤,用于生产具有高性能特征的复杂形状零件(包括直径达200毫米的环和长度达500毫米的管道)。
SilKaM公司有望通过本项目生产石油和天然气行业泵送设备用滑动轴承。这些轴承的主要客户是科纳尔工业集团。科纳尔目前在其泵中使用来自美国和德国的轴承。南乌拉尔国立大学与NPO SilKaM 有写责任公司正在共同开发一种新型的进口替代材料。
碳化硅(SiC)是一种极具应用前景的摩擦部件材料,适用于极端工况。其潜力在于其独特的性能组合:高硬度(莫氏硬度 9.5)、耐磨性、在腐蚀性环境(酸、碱、熔融金属)中的耐腐蚀性以及耐热性(最高可达 1500°C)。就其综合机械性能和摩擦学性能而言,反应烧结碳化硅优于价格更低的氧化物陶瓷。
与NPO SilKaM 有写责任公司目前生产的硅化石墨(SiC 含量 25-50%)不同,反应烧结碳化硅的特点是碳化物相比例显著更高(92-95%)、强度更高以及晶粒更细,这些因素决定了其优异的性能。然而,RSKK 技术需要调整众多相互关联的参数:填料和粘结剂含量、批次大小和相组成、压制条件以及高温反应烧结(硅化)。现有的专利描述通常包含广泛的条件范围,因此,如果没有额外的深入研发,就无法将其直接应用于特定产品。
在目前的研究阶段,南乌拉尔国立大学的科学家们已经制备了十余个直径为25毫米的陶瓷圆盘状实验样品,并测定了它们的结构和力学性能。
该项目的进一步发展可能涉及向俄罗斯科学基金会(RSF)申请资助。如果获得资助,由化学博士德米特里·热列布佐夫领导的研究团队计划在第二年开展研究,制作轴承环试样品,并在第三年掌握RSKK管道的制造技术。研究成果的发表将取决于与工业合作伙伴的协议。
自主研发碳化硅陶瓷产品制造技术对车里雅宾斯克州乃至整个俄罗斯都具有重要的战略性进口替代意义。除了用于石油天然气和电力行业的轴承外,其潜在应用还包括高温工艺工具、核电行业的热交换器部件、国防部件(例如,防弹衣和军事装备的装甲瓦)以及冶金用耐火材料。
碳化硅陶瓷的应用将拓展摩擦单元(滑动轴承)在机械工程、石油、化工和半导体行业的应用范围(作为一种耐高温耐化学腐蚀的化学反应器陶瓷材料)。
车里雅宾斯克州以其冶金、化工、机械工程和国防工业领域的众多企业而闻名,这些企业需要自主生产碳化硅陶瓷产品,摆脱对进口的依赖。
该项目的实施将使车里雅宾斯克州能够建立一座高科技生产设施,以满足该地区重点产业的需求。
含石墨颗粒的RCCS复合材料的形貌



