Лаборатория наноструктурных и сверхтвердых материалов

Направления деятельности

РАЗРАБОТКА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ АНТИФРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОРАЗМЕРНЫМИ ДОБАВКАМИ, ВКЛЮЧАЯ НАНОАЛМАЗЫ, ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ

Частицы наноалмазов с их чрезвычайно высокой поверхностной энергией являются мощным структурообразователем, способным оказывать влияние на процессы кристаллизации в направлении измельчения структуры. Диффузия углерода добавки при формировании структурно-фазового состояния модифицированного материала направлена на повышение содержания твердых упрочняющих фаз (карбидов, твердых растворов углерода в металле). Содержащаяся в шихте графитоподобная оболочка частиц в процессе формирования структуры вносит вклад в повышение содержания в модифицированном композите составляющих со слоистой структурой. Наноразмерные твердые частицы алмазосодержащей добавки способствуют дисперсному упрочнению композиционного материала.

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ АНТИФРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
а) Смазочные материалы

Предложены новые принципы модифицирования пластичных смазок наноразмерными добавками путем формирования бинарной дисперсной фазы, включающей соли высокомолекулярных кислот и наночастицы добавки. В этом случае наночастицы выступают в качестве реакционных центров структурообразования дисперсной фазы и функциональных наполнителей. Физический принцип модифицирования предусматривает введение имеющихся наночастиц в состав дисперсионной среды на определенной стадии процесса получения пластичной смазки. Химический принцип модифицирования предусматривает синтез наночастиц в процессе получения пластичной смазки из компонентов дисперсионной среды.

Пример физического принципа модифицирования:

Пластичная комплексная литиевая смазка OIMOL KL EPR 2 с пакетом нано- и микроразмерных добавок, введенных на определенных стадиях формирования дисперсной фазы, имеет пространственно сшитый каркас из коротковолокнистых нитей, обладающий большей маслоудерживающей способностью, что определяет его более высокую нагрузочную способность (в 1,6–3,3 раза), расширенный на 30-40oС диапазон рабочих температур и увеличенный в 1,4–1,7 раза ресурс смазки.
Области применения - рекомендуется для смазывания узлов трения, работающих в условиях высоких нагрузок и вибраций (карьерная техника, железнодорожный транспорт, строительно-дорожные машины, сельхозтехника) при высоких температурах (кузнечно-прессовое оборудование, вентиляторы печей, системы приточно-вытяжной вентиляции и др.).

Увеличить фото

Пример химического принципа модифицирования:
Пластичная комплексная сульфонат кальциевая смазка OIMOL KSC WR 2 получена по схеме синтеза частиц нанокальцита, являющихся с центрами кристаллизации дисперсной фазы. Структура дисперсной фазы смазки представляет собой совокупность звездообразных мицелл, состоящих из тонких игольчатых кристаллов сульфоната кальция, покрытых стабилизирующими оболочками из полимеров и объединенных между собой за счет сил межмолекулярного взаимодействия.
Подобная форма подвижного каркаса дисперсной фазы обуславливает высокую адаптивность пластичной смазки к уровню механической и термической нагруженности узла трения. Смазка характеризуется высокими противозадирными свойствами, водостойкостью, термической стойкостью, уникальной механической стабильностью, улучшенными антиокислительными и антикоррозионными характеристиками.
Области применения - рекомендуется для смазывания высоконагруженных подшипников качения и скольжения машин и оборудования, работающих при низких/средних скоростях при высоких температурах (сталепрокатное и теплоэнергетическое оборудование, горно-шахтные и обогатительные машины, дорожно-строительная и сельскохозяйственная техника, железнодорожный транспорт, оборудование стекольной, цементной и целлюлозно-бумажной промышленности и др.), а также для смазывания механизмов, работающих в условиях повышенной (до 100%) влажности (морской транспорт, портовая техника и др.)

Увеличить фото

б) Электрохимические хромалмазные покрытия на элементах узлов трения

В процессе формирования композиционного покрытия одновременно с адсорбированием на подложке тонкой пленки из кристаллитов хрома происходит осаждение из электролита наноразмерных частиц дисперсной фазы (наноалмазов), которые являются дополнительными центрами кристаллизации. Рост числа зародышей приводит к заращиванию поверхности подложки слоем композиционного покрытия, состоящего из более мелких микросферолитов (6–10 мкм), содержащих субзерна размером 200–250 нм. Модифицированное частицами наноалмазов хромовое покрытие характеризуется повышенной плотностью, твердостью и износостойкостью.
Области применения - узлы трения технологического оборудования и машин различного назначения (гидроцилиндры станков, сельхозтехники, мобильных машин, погружные насосы и др.)

Увеличить фото

СОЗДАНИЕ СВЕРХТВЕРДЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (СТКМ) НА ОСНОВЕ НАНО-, СУБМИКРО- И МИКРОПОРОШКОВ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА И АЛМАЗА ДЛЯ ЛЕЗВИЙНОГО И АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА

Использование ультрадисперсных порошков кубического нитрида бора и алмаза позволяет снизить уровень температур и давлений синтеза и спекания сверхтвердых композиционных материалов, обеспечить формирование мелкозернистой структуры композитов, повысить их плотность, твердость и трещиностойкость. Наноструктурированные композиты на основе кубического нитрида бора и алмаза используются в качестве высокоэффективных режущих элементов лезвийного инструмента для обработки закаленных сталей и чугунов, а также при изготовлении абразивного инструмента для суперфинишной обработки деталей.

Увеличить фото

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО И ПРАВЯЩЕГО, В ТОМ ЧИСЛЕ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩЕГО, ИНСТРУМЕНТА С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО НАГРЕВА

Использование электроконтактного нагрева для спекания порошковых, в том числе алмазосодержащих, композиционных материалов обеспечивает получение мелкодисперсной структуры в спеченном композите высокой плотности, исключение графитизации алмаза при спекании, возможность реализации процесса спекания без защитной атмосферы, что обусловливает высокие физико-механические и триботехнические свойства спеченных композиционных материалов и увеличенную эксплуатационную надежность режущего и правящего инструмента на их основе (алмазные карандаши для правки абразивных кругов, алмазные кольцевые сверла для обработки неметаллических материалов, твердосплавные фильеры для правки арматурного прутка и др.)

Увеличить фото

Продукция

Пластичная смазка OIMOL KSC WR 2 (водостойкая)
Пластическая смазка OIMOL KL MP 2 (многофункциональная)
Пластическая смазка ITMOL LC HD 2 (многофункциональная)
Пластичная смазка OIMOL KL EPR 2 (противозадирная)
Пластичная смазка OIMOL KL EP 2 (противоизносная)
Пластичные смазки ITMOL LC FN (экологически безопасные)
Пластичные смазки ITMOL LC FM (пищевые)
Пластичная смазка OIMOL KL R 2 (приработочная)м

Монографии

Витязь, П.А. Синтез и применение сверхтвердых материалов / П.А. Витязь, В.Д. Грицук, В.Т. Сенють. – Минск: Беларус. навука, 2005. – 359 с.
Vityaz, P.A. Tribomechanical Modification of Friction Surface by Running-In in Lubricants with Nano-Sized Diamonds / P.A. Vityaz, V.I. Zhornik, V.A. Kukareko, M. A. Belotserkovsky. – New York: Nova Science Publishers, Inc., 2010. – 120 р.
Механокомпозиты – прекурсоры для создания материалов с новыми свойствами / А.И. Анчаров [и др.]; отв. ред. О.И. Ломовский. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. – 412 с. – (Интеграционные проекты СО РАН; вып. 26).
Модифицирование материалов и покрытий наноразмерными алмазосодержащими добавками / П.А. Витязь [и др.]; под ред. П.А. Витязя. – Минск: Беларус. навука, 2011. – 527 с.
Zhornik, V.I. Tribomechanical Modification of Friction Surface by Running-In Lubricants with Nano-Sized Diamonds / V.I. Zhornik, V.A. Kukareko, M.A. Belotserkovsky // Advances in Mechanics Research. Volume 1. Editor: Jeremy M. Campbell. – New York: Nova Science Publishers, Inc., 2011. – Рр. 1–78.
Повышение износостойкости поверхностей трения трибомодифицированием в среде смазки с наноразмерными алмазосодержащими добавками. Гл. 6 / П.А. Витязь, В.И. Жорник, В.А. Кукареко // Современные перспективные материалы / Под ред. В.В. Клубовича. – Витебск: УО «ВГТУ», 2011. – С. 146–184.
Повышение ресурса трибосопряжений активированными методами инженерии поверхности / П.А. Витязь [и др.]. – Минск: Беларус. навука, 2012. – 452 с.
Наноалмазы детонационного синтеза: получение и применение / П.А. Витязь [и др.]; под ред. П.А. Витязя. – Минск: Беларус. навука, 2013. – 381 с.
Электрохимические хромовые покрытия, модифицированные наноалмазами. Гл. 3 / П.А. Витязь, В.И. Жорник, А.А. Дюжев; Термодинамика процессов синтеза и технологии производства наноструктурных алмазных материалов. Гл. 8 / П.А. Витязь, М.Л. Хейфец, В.Т. Сенють // Перспективные материалы и технологии / под ред. В.В. Клубовича. – Витебск: УО «ВГТУ», 2013. – С. 56–76, 152–171.
Исследование методов трибомодифицирования и деформационного плакирования в технологиях газотермического напыления. Гл. 11 / Белоцерковский М.А., Жорник В.И., Леванцевич М.А., Яловик А.П. // Перспективные материалы и технологии. – В 2 т. Т. 1 / Под ред. В.В. Клубовича. – Витебск: УО «ВГТУ», 2015. – С. 204–217.
Эволюция структуры и фазового состава порошков металлических и металл-оксидных систем в условиях механической активации. Гл. 7 / Витязь П.А., Жорник В.И., Ковалева С.А. // Перспективные материалы и технологии: в 2 т. Т. 2 / под ред. В.В. Клубовича. – Витебск: УО «ВГТУ», 2015. – С. 89–105.

Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото
Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото	Увеличить фото

Основные патенты

Пластичная комплексная литиевая смазка и способ ее получения: пат. 10897 Респ. Беларусь (2005) / В.И. Жорник, А.В. Ивахник; дата публ. 30.08.2008
Способ получения композиционного покрытия: пат. 11387 Респ. Беларусь (2007) / О.О. Смиловенко, В.И. Жорник, Р.Г. Штемплюк, А.П. Корженевский, Н.Н. Прокопович; дата публ. 28.02.2009
Способ изготовления деталей узлов трения скольжения: пат. 12982 Респ. Беларусь (2010) / М.А. Белоцерковский, В.И. Жорник, В.А. Кукареко, А.И. Камко, А.С. Прядко, М.М. Заболоцкий / дата публ. 30.04.2010
Пластичная комплексная литие¬вая смазка и способ ее получе¬ния: патент 13722 Респ. Беларусь (2009) / В.И. Жорник, А.В. Ивахник; дата публ. 30.10.2010;
Способ получения поликристаллического сверхтвердого материала на основе наноалмазов: пат. 16118 Респ. Беларусь (2011) / П.А. Витязь, В.Т. Сенють, В.И. Жорник, Л.В. Маркова / дата публ. 30.08.2012
Способ получения сверхтвердых поликристаллов на основе нитрида бора плотных модификаций: пат. 18630 Респ. Беларусь (2012) / В.Т. Сенють, И.В. Валькович, С.А. Ковалева / дата публ. 30.10.2014

Контакты

	Жорник Виктор Иванович, начальник оделения технологий машиностроения и металлургии - заведующий лабораторией наноструктурных и сверхтвердых материалов, д-р техн. наук, проф.
	+375 (17) 379 25 18
	ул. Академическая, 12, 220012 г. Минск, Республика Беларусь
	zhornik@inmash.bas-net.by, zhornikv@gmail.com