20 лет, Томский политехнический университет
Техник, ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН
Техник, ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН
Почему я заслуживаю победы?
Премия повысит мою стипендию, и я смогу оплатить проживание в Москве во время стажировки. Там я научусь проводить новые материаловедческие испытания и моделировать более сложные процессы для дальнейшего внедрения в промышленность электронно-пучковой модификации поверхности сплавов и керамики, в том числе имплантатов для повышения их долговечности. Это соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в РФ: индустрия наносистем; технология получения и обработки функциональных наноматериалов.
Премия повысит мою стипендию, и я смогу оплатить проживание в Москве во время стажировки. Там я научусь проводить новые материаловедческие испытания и моделировать более сложные процессы для дальнейшего внедрения в промышленность электронно-пучковой модификации поверхности сплавов и керамики, в том числе имплантатов для повышения их долговечности. Это соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в РФ: индустрия наносистем; технология получения и обработки функциональных наноматериалов.
Технологическая разработка: компьютерная модель по подбору режима электронно-пучковой обработки сплава или керамики
Моя разработка — компьютерная модель по подбору режима электронно-пучковой обработки сплава или керамики. Модель адаптирована для установок «СОЛО» и «Комплекс», разработанных в ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН, и реализована в программе Comsol Multiphysics при финансовой поддержке грантов РНФ № 24-69-00074 и №20-79-10015. Задача модели — подобрать модуляцию тока пучка в течение импульса субмиллисекундной длительности, необходимую для нагревания поверхности изделия до заданной температуры с минимальными потерями энергии, удержания температуры заданное время и охлаждения со скоростью до 108 K/c. При моделируемом воздействии происходит закалка: твердость материала повышается на величину до 20 %, скорость износа уменьшается в 1300 раз, а долговечность изделия повышается.
Модель учитывает теплопроводность многослойных систем, тепловое излучение, плавление и кипение материала. Входные данные для модели: теплофизические параметры материала (в т. ч. зависящие от температуры), предполагаемая максимальная температура и длительность нагрева. На выходе модель выдает нелинейную зависимость тока пучка электронов от времени.
Моя разработка — компьютерная модель по подбору режима электронно-пучковой обработки сплава или керамики. Модель адаптирована для установок «СОЛО» и «Комплекс», разработанных в ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН, и реализована в программе Comsol Multiphysics при финансовой поддержке грантов РНФ № 24-69-00074 и №20-79-10015. Задача модели — подобрать модуляцию тока пучка в течение импульса субмиллисекундной длительности, необходимую для нагревания поверхности изделия до заданной температуры с минимальными потерями энергии, удержания температуры заданное время и охлаждения со скоростью до 108 K/c. При моделируемом воздействии происходит закалка: твердость материала повышается на величину до 20 %, скорость износа уменьшается в 1300 раз, а долговечность изделия повышается.
Модель учитывает теплопроводность многослойных систем, тепловое излучение, плавление и кипение материала. Входные данные для модели: теплофизические параметры материала (в т. ч. зависящие от температуры), предполагаемая максимальная температура и длительность нагрева. На выходе модель выдает нелинейную зависимость тока пучка электронов от времени.
Внедрение
Разработанная модель востребована в ряде планируемых исследований и проектов:
В ближайших планах — зарегистрировать модель в Comsol Multiphysics как программу для ЭВМ.
Разработанная модель востребована в ряде планируемых исследований и проектов:
- Совместные инициативные работы ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН и Белорусского государственного университета по сравнению воздействия на поверхность материалов импульсных электронных пучков и компрессионных плазменных потоков.
- Совместные проекты с с Шеньянским университетом (КНР) по использованию ионно-плазменных и радиационных электронно-пучковых технологий для создания новых композиционных материалов, в том числе медицинского назначения.
- Совместные работы по инженерии биоинертной поверхности с Сяомыньским университетом (КНР) в рамках гранта Правительств РФ и КНР в 2024−2025 гг.
- Совместный проект с технологическим центром электронно-пучковых и плазменных технологий (г. София, Болгария) по сравнению воздействия плазменных потоков, непрерывного и импульсного электронных пучков на металлические материалы.
В ближайших планах — зарегистрировать модель в Comsol Multiphysics как программу для ЭВМ.
Важность разработки
Сама по себе технология упрочнения поверхности материалов и изделий имеет энерго- и ресурсосберегающее значение, т. к. она позволяет не изготавливать детали узлов и инструменты целиком из высоколегированных труднообрабатываемых сталей, а лишь нанести относительно тонкий слой упрочняющего покрытия, выполняющего защитные функции. Кроме того, она является экологически чистой: все процессы происходят в вакууме, а выделяющиеся газы и пары легко фильтруются.
Исследования, в которых используется моя модель, позволят в ближайшей перспективе создать технологии, являющиеся основой инновационного развития внутреннего рынка продуктов и услуг, устойчивого положения России на внешнем рынке, и обеспечат переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам и новым материалам, что соответствует Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации с целью «перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования».
Работа, проводимая коллективом ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН, выполняется в рамках Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, а именно, H1 с целью «перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования». Кроме этого, тематика проекта наиболее близко соответствует двум направлениям из перечня критических технологий Российской Федерации, а именно, №16 (Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов) и №17 (Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов), так как поверхности материалов, модифицированные пучком, зачастую приобретают субмикро- и наноструктурированную поверхность, отличающуюся улучшенными физико-механическими, а, соответственно, и эксплуатационными свойствами.
Сама по себе технология упрочнения поверхности материалов и изделий имеет энерго- и ресурсосберегающее значение, т. к. она позволяет не изготавливать детали узлов и инструменты целиком из высоколегированных труднообрабатываемых сталей, а лишь нанести относительно тонкий слой упрочняющего покрытия, выполняющего защитные функции. Кроме того, она является экологически чистой: все процессы происходят в вакууме, а выделяющиеся газы и пары легко фильтруются.
Исследования, в которых используется моя модель, позволят в ближайшей перспективе создать технологии, являющиеся основой инновационного развития внутреннего рынка продуктов и услуг, устойчивого положения России на внешнем рынке, и обеспечат переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам и новым материалам, что соответствует Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации с целью «перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования».
Работа, проводимая коллективом ЛПЭЭ ИСЭ СО РАН, выполняется в рамках Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, а именно, H1 с целью «перехода к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования». Кроме этого, тематика проекта наиболее близко соответствует двум направлениям из перечня критических технологий Российской Федерации, а именно, №16 (Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов) и №17 (Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов), так как поверхности материалов, модифицированные пучком, зачастую приобретают субмикро- и наноструктурированную поверхность, отличающуюся улучшенными физико-механическими, а, соответственно, и эксплуатационными свойствами.
