| Наименование проекта | AP14972831 «Исследование структуры и свойств экспериментальных алюмоматричных композитов, армированных карбидами металлов и отходами кремниевого производства» |
| Наименование конкурса, в рамках которого реализуется проект | Конкурс грантового финансирования исследований молодых ученых по проекту «Жас ғалым» на 2022-2024 годы |
| Наименование приоритетного направления развития науки, по которому реализуется проект | Геология, добыча и переработка минерального и углеводородного сырья, новые материалы, технологии, безопасные изделия и конструкции |
| Наименование специализированного научного направления, по которому реализуется проект, вид исследований |
Композиционные материалы Фундаментальное |
| Сроки реализации проекта | 01.09.2022 г. – 31.12.2024 г. |
| Актуальность проекта |
Идея проекта заключается в экологически и экономически эффективном получении новых АМК армированием исходной алюминиевой матрицы твердыми карбидами металлов и отходами кремниевого производства в виде силикатной пыли различной дисперсности. С целью повышения производительности процесса армирования и равномерности смешивания компонентов армирование будет проведено жидкофазным методом в плавильной печи специальной конструкции. Будут использованы различные сочетания и стехиометрические соотношения компонентов композита с целью комплексной оценки влияния армирующих наполнителей на структуру и свойства конечного АМК. Исследование направлено на получение новых высококачественных АМК для последующего индустриального применения, а также на расширение путей утилизации отходов кремниевого производства. |
| Цель проекта | Получение новых алюмоматричных композитов (АМК) армированием алюминиевых материалов (α-Al) наполнителями в виде карбидов металлов (MeC) и сверхдисперсных отходов кремниевого производства. |
| Исследовательская группа |
1) Абишкенов Максат Жарылгасынович – PhD, старший преподаватель кафедры «Технологические машины и транспорт», научный руководитель. Scopus ID: 57218196534 ResearcherID: AAY-6294-2021 https://orcid.org/0000-0002-7995-7651 2) Ашкеев Жасулан Аманжолович – к.т.н., доцент кафедры «Технологические машины и транспорт», научный консультант, главный научный сотрудник. Scopus ID: 57205283781 ResearcherID: U-8566-2018 |
| Ожидаемые результаты проекта |
2022 год Будут определены и выбраны новые перспективные сочетания и стехиометрические соотношения алюминиевой матрицы и армирующих наполнителей. Будут изучены возможности и перспективы армирования алюминия высокой чистоты и сплавов системы Al-Mg-Si карбидами металлов и отходами кремниевого производства. Будет осуществлен предварительный выбор новых перспективных сочетаний и стехиометрических соотношений алюминиевой матрицы и армирующих наполнителями для проведения лабораторных опытов. 2023 год Будут получены опытные партии новых алюмоматричных композитов, армированных карбидами металлов и отходами кремниевого производства. Будут проведены лабораторные опыты в плавильной печи специальной конструкции для армирования алюминия высокой чистоты и алюминиевого сплава системы Al-Mg-Si армирующими наполнителями с их различными сочетаниями и стехиометрическими соотношениями в алюминиевой матрице. Будет проведено экспериментальное пластическое деформирование новых алюмоматричных композитов в деформирующих инструментах новой конструкции с получением опытных образцов. Будут исследованы структуры и фазовые составы новых алюмоматричных композитов и влияния армирующих наполнителей на структурно-фазовые превращения. Будут исследованы физико-механические и литейные свойства новых алюмоматричных композитов. Будет подготовлена и опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН. Будет защищена диссертация на соискание ученой степени доктор философии (PhD). 2024 год Будут оптимизированы составы новых опытных алюмоматричных композитов. Будет проведен многофакторный эксперимент с использованием данных предыдущих опытов для оптимизации (корреляции) составов полученных новых алюмоматричных композитов. Будут получены оптимизированные составы новых алюмоматричных композитов. Будет проведен термодинамический анализ процесса армирования алюминиевых материалов при использовании оптимизированных составов армирующих наполнителей. Будут подготовлены и опубликованы 2 (две) статьи в журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50. Будет получен патент в казахстанском или евразийском патентном бюро. |
| Достигнутые на данный момент результаты | Выявлена возможность армирования алюминиевых материалов карбидами металлов (SiC, B4C, TiC, WC, ZrC, Ti3SiC2, NbC, TaC, Al4C3, MoC), промышленными отходами (красный шлам, летучая зола, микросилика, отработанный катализатор и др.), а также положительном их влиянии на структуру и свойства конечного композита при тщательном выполнении условий жидкофазного армирования, прежде всего устранения локальной агломерации армирующих частиц и обеспечения образования центров кристаллизации (зародышеобразование). Применение наносилики и титано-ниобиевого карбида для жидкофазного армирования практически отсутствуют в доступной литературе. Выявлены наиболее перспективные интервальные параметрами жидкофазного армирования алюминия высокой чистоты и сплавов системы Al-Mg-Si: температура плавки 650÷850ºС; температура нагрева литейных форм 250÷350ºС; время перемешивания 2÷10 мин; скорость перемешивания 300÷600 об/мин; процентные составы микронных карбидных армирующих материалов в α-Al матрице 0,5÷30%; температура предварительной подготовки армирующих материалов 200÷400ºС. |
| Опубликованные работы по теме проекта |
1) Abishkenov M., Ashkeyev Z., Nogaev K., Bestembek Y., Azimbayev K., Tavshanov I. On the possibility of implementing a simple shear in the cross-section of metal materials during caliber rolling // Engineering Solid Mechanics. – 2023. – Vol. 11, Iss. 3. – P. 253–262. — https://doi.org/10.5267/j.esm.2023.3.004 2) Пат. 8886 Республика Казахстан. МПКB21J 1/04 (2006.01) B21J 5/00 (2006.01). Инструмент для многоциклового выдавливания со сдвигом/ Айкенбаева Н.Ж., Абишкенов М.Ж., Ашкеев Ж.А.; заявитель и патентообладатель Абишкенов М.Ж. – № 2024/0065.2; заявл. 17.01.2024; опубл. 01.03.2024, Бюл. № 9. – 4 с., ил. |
| Контактная информация для потенциальных пользователей: | m.abishkenov@tttu.edu.kz |