Значимые результаты

• Исследована динамика процессов, определяющих особенности фазовых состояний при центробежно-дуговом диспергировании расплава материалов. Установлено, что приоритетным направлением для получения гетерогенной структуры частиц высокой истинной плотности является объемная кристаллизация частицы. 
• Разработаны методики расчета для определения параметров динамики и кинематики факела распределения частиц при термоцентробежном диспергировании и сфероидизации. Установлено что оптимальные углы раствора для формирования требуемого фракционного состава не превышает 20 градусов.
• Проведены теоретические исследования, получившие экспериментальное подтверждение, позволяющие установить влияние нестационарных режимов электролиза (гальваностатических и потенциостатических импульсов прямоугольной формы) и вибрации катодной штанги на морфологические особенности покрытий и оценить возможность интенсификации процессов гальванического формирования катодных осадков. Воздействие импульсного тока и вибрации катода, в первую очередь, направлено на изменение концентрационно-диффузионного режима в приэлектродном пространстве. Это, в свою очередь, влияет на перераспределение скоростей зародышеобразования и роста кристаллов, что объясняет морфологические изменения покрытий.
• Экспериментально установлено, что режим электролиза влияет на морфологию катодных осадков. Так импульсный электролиз способствует формированию более мелкокристаллических и равномерных покрытий, как отдельными металлами, так и сплавами. Наиболее высокодисперсные катодные покрытия формируются при использовании потенциостатического режима импульсного электролиза. Применение вибрации катода в отличие от стационарного режима при большой толщине покрытий делает поверхность более рельефной.
• Разработана методика количественной оценки степени сфероидальности дискретных частиц порошкового материала. Созданы предпосылки для создания моделей дискретных частиц, пригодных для моделирования поведения массивов частиц в CAE системах.
• Определены баллистические характеристики траектории частиц факела распределения при центробежнодуговом диспергировании, для скорости отрыва капли расплава до 100 - 120 м/с, что позволило получить исходные данные для разработки ловушки-приемника частиц и в целом исследовательского стенда для центробежнодугового диспергирования.

• Проведены экспериментальные исследования по получению порошков со сфероидальной формой частиц размером 0,5-8,0 мкм и материалов с гетерогенной структурой. Выдвинута гипотеза, что повышение гетерогенности среды требует затрат энергии и снижает уровень энтропии, объединяющая процессы резания металлов, поверхностно-пластического деформирования, химико-термическую обработку, формирование покрытий, сварку, большинство процессов, изменяющих уровень и градиент твердости и внутренних напряжений в поверхностном слое материала.
• Предложены универсальные количественные характеристики степени гетерогенности среды, критерии оценки границ фазовых переходов, пригодные для развития теории гетерогенных сред.
• Обоснованы характеристики материала мишени для сбора диспергируемого материала, обеспечивающие формирование частиц с требуемой степенью гетерогенности материала на основе заданной скорости кристаллизации частиц. Разработана методика, позволяющая определить физико-механические свойства материала мишени для сохранения требуемой формы частиц при фазовом переходе. 
• Описан механизм формирования капель расплава карбида вольфрама при электродуговом центробежном диспергировании. На дисперсность генерируемых капель влияет вязкость и величина поверхностного натяжения расплава. Анализ литературных показал отсутствие данных по величинам поверхностного натяжения расплавов карбида вольфрама.
• Разработана методика измерения поверхностного натяжения расплава карбида вольфрама методом висящей капли при электродуговом разогреве в среде аргона.
• Исследовано поведение твердсплавных и металлических материалов при фазовых переходах. Получение основополагающих констант и характеристик для жидкой, твердой и газообразной фаз. Определено значение поверхностного натяжения расплава карбида вольфрама при температуре 2770 °К. σ=0,649 Н/м.
• Экспериментально доказано, что классические методики определения значений поверхностного натяжения адекватны и применимы и при электродуговом нагреве.
• Предложены способы получения гальванических покрытий, армированных частицами карбида.
• Исследована микроструктура образцов твердых сплавов. Установлено, что для обоих образцов структура состоит из зерен карбида вольфрама (α-фаза) и металлической связки (β-фаза). Определены размеры сечения зерен WC (α-фаза), для прутка размер зерна соответствует 3 классу, для фрезы - 1 классу зернистости. Металлическая связка (β-фаза) в обоих сплавах распределена равномерно.
• Изучена пористость образцов твердых сплавов. Установлено, что объемное процентное содержание пор в экспериментальном прутке соответствует А 0,04;
• Исследован химический состав образцов твердых сплавов. Материал экспериментального прутка соответствуют составу сплава системы WC-C с содержанием кобальта от 8 до 12 %, хром присутствует от 0,6 до 0,9%.
• Получены данные для разработки конструкторской документации на опытно-промышленное технологическое оснащение для диспергирования и сфероидизации твердых и тяжелых сплавов в объемах до 0,5 кг/час. Разработана документация на экспериментальное оборудование.
• Получены образцы инструментальных материалов, коррозионностойких сплавов.

Диссертации

Публикации

РИД

• Заявка на патент 2020115605 Способ получения мелкодисперсного порошка тугоплавкого материала 
• Заявка на патент 2020138344 Способ получения мелкодисперсного порошка 
• Заявка на патент 2020138345 Способ измельчения материалов в центробежной планетарной мельнице
• Заявка на патент 2020138346 Способ формирования частиц с гомогенной структурой при получении мелкодисперсных металлических порошков»

• Изобретение 622013100228-1 Способ получения сфероидальных частиц металлов и сплавов
• Изобретение 622013100214-4 Способ и устройство для отделочно-упрочняющей центробежной обработки поверхностей деталей
• Изобретение 622013100229-8 Износостойкое покрытие на основе карбида вольфрама и способ его получения
• Изобретение 622020100109-1 Способ электродугового диспергирования тугоплавкого материала

Партнерство

• MEMORANDUM OF UNDERSTANDING between Instituto Politecnico de Tomar (IPT) Portugal & Penza State University (PSU) Russia (Date: 30.11.2020)

• АО «ФНПЦ «ПО «Старт» им.М.В.Проценко», Пензенская область, г. Заречный. Рамочный договор № 20-595/2021 от 10.11.2021 г.