Область применения, аналоги, новизна и преимущества разработки: современное машиностроение и сварочное производство тесно связаны с широким спектром альтернативных материалов - изделий из технической керамики (ТК), способных обеспечить надежность и долговечность узлов машин и механизмов, технологического оборудования, работающих в жестких эксплуатационных условиях: высоких температур и электрических нагрузок, давлений, трения – износа, коррозии – эрозии, термоудара, термоциклирования, окислительно – восстановительных сред и др. Сегодня создание термостойких электротехнических керамических материалов с высокой прочностью на электропробой представляет определенный технический интерес для авто – авиа – и ракетостроения, в частности, при разработке и производстве свечей зажигания нового поколения; для технологий электронно – лучевой обработки материалов, создания изоляторов для электронно – лучевой пушки ЭЛА 30/60 вакуумной электронно – лучевой сварки (ЭЛС) крупногабаритных толстостенных элементов конструкций из алюминиевых сплавов.
Стадия разработки: мелкосерийное производство.
Риски инвестора, конкуренция на рынке: наличие современных гибких и мобильных инновационных технологий, создание на их основе гибких и мобильных инновационных производств, в режиме постоянно – стабильного информационного обеспечения созданной керамической отрасли, в технически и экономически снижает до минимума риски разработчика и инвестора.
Правовая защищенность объектов интеллектуальной собственности: разработанные материалы – изделия и технологии их получения, логистические принципы создания инновационных производств из технической керамики защищены 11 патентами.
Научно-техническая значимость, описание: исследование и разработка конкретных керамических систем и материалов из них проводилось по логистической программно – методической формуле «химический «фазовый составы – иерархия структурных и фазовых уровней – свойства» – «технология» – «электротехнический термостойкий ударопрочный материал – изделие» – «устройство» - «надежность – долговечность – конкурентоспособность» – «инновационное производство».
В качестве исходного техногенного сырья применялись порошки Al2O3, SiO2, MgO, ZrO2, нитриды и синтезируемые на их основе химические соединения, гетеросистемы и твердые растворы с электрической проводимостью менее 10 -4 См/м при 1000 оС.
С термодинамических позиций проанализированы условия формирования стехиометрических и нестехиометрических фазовых составов в созданных керамических композициях; это позволило создать нужные фазовые соотношения в синтезируемых материалах при получении термопрочных изделий путем варьирования составов из исходных оксидов; наибольшая термодинамическая вероятность создания термостойкого материала рассмотрена для реакции с образованием трехфазной композиции корунд – муллит – кордиерит со стехиометрическими коэффициентами 45, 74 и 6 соответственно.
Результатами проведенных исследований являются: теоретический анализ критериев термостойкости электрической прочности и разрушения технической керамики; создание термостойких электроизоляционных материалов на основе оксидов с диссипативными элементами структур, способных рассеивать (не разрушаясь) периодические механические, термические и электрические напряжения в материале на атомарно-ионно-электронно-молекулярных, кристаллохимических – кристаллографических (фазовых) и нано-микро-мезо- и макроразмерных структурных уровнях; изучены процессы и механизмы создания кордиерита, муллита, циркона и кордиерито-муллито-корундовых композиций из оксидов; проанализированы механизмы разрушения при термоударах; сформулирована и реализована концепция создания ДЭС в керамических материалах, где химический и фазовый составы, иерархия структурных уровней и их дефектность определяют свойства создаваемого термостойкого электроизоляционного материала, а разработанные на материаловедческом уровне физико-химические процессы и механизмы структурной инженерии позволяют формировать технологии получения конструкционных термостойких материалов – изделий электротехнического назначения и, в частотности: электроизоляторы для электротрансмииссий УВТР 2х750 тормозных устройств к/с БелАЗ со следующими показателями свойств: рабочие напряжение до 5 кВ; температура эксплуатации – (60) – (+1200) 0С; термостойкость R10000С-вода более 140 термоциклов; минимальное электросопротивление при влажности 65 +,- 15%, t=20 +,- 5 0С – 2000 МОм; после 48 часов в камере с влажностью 95 +,- 3% и t=20 +,- 5 0С изолятор выдерживает в течении 1 минуты действие переменного тока 380 В 50 Гц; влагопоглощение 0; пористость закрытая 0,5-1,5 %; σсж=360 МПа, σизг=120 МПа, σр=55-60 МПа, σуд.в.=2,3 – 2,5 кДж/м2; Е=8.1 – 8.8 ГПа; полученные результаты позволят технологически создать широкий спектр конструкционных материалов – изделий для машиностроения и применить в производстве термостойких электроизоляторов для свечей зажигания; термо – электроударопрочные электроизоляторы для автоматический контактной сварки биметаллических трубчатых элементов (медь – алюминий); электроизоляторы с высокой электрической прочностью (30 – 120 кВ/мм) на пробой; электроизолятор для электронно – лучевой вакуумной сварки толстостенных (50 – 100 мм) крупногабаритных элементов из высокопрочных алюминиевых сплавов (рис. 4); выкуумплотные термостойкие электроизоляторы для вакуумных печей газотермического высокотемпературного (1050оС х 10,5 часов) упрочнения бурового инструмента в среде диссоциированного ацетилена.
Потребность в инвестициях. Инвестиционная привлекательность: объем, график инвестиции, срок окупаемости, доля и доходы инвестора будут определены технологическим уровнем и масштабом решаемых промышленных задач в области технической керамики.
Характеристика команды, продвигающей проект, разработку: в состав научного коллектива, работающего в области технической керамики, входит 3 доктора технических наук, из них 1 член – корр. НАН Беларуси, 2 кандидата технических наук, 1 с.т. н. с., 3 специалиста.
По указанной разработке опубликовано более 20 печатных работ.
