Новую технологию производства термопластичных гранулированных материалов — фидстоков, разработали сотрудники научно-исследовательской лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов и лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета Томского государственного университета (ТГУ), сообщает 11 октября пресс-служба вуза.

Фидстоки томских ученых представляют собой гранулированный материал, смесь мелкодисперсных металлических и керамических порошков с полимерным связующим. Их стоимость не выше, чем у импортных аналогов, но при этом изделия из них превосходят по своим свойствам продукцию, изготовленную непосредственно из сплавов.

Исследование разработанной технологии ученые ТГУ описали в более чем 10 научных статьях, опубликованных в журналах Metals, Powder Technology и других научных изданиях. В ее основе лежит технология PIM (powder injection molding) — производство деталей из порошковых материалов методом литья под давлением.

Из-за своей простоты и дешевизны PIM широко применяется при производстве деталей для различных отраслей машиностроения. Ее подразделяют на MIM-технологию (metal ingection moulding), литье порошковых металлов и сплавов под давлением, и CIM-технологию (сeramic injection moulding) — литье керамических порошков под давлением.

Один из разработчиков технологии, сотрудник отдела инновационных программ и проектов научного управления ТГУ Максим Криницын пояснил, что, используя PIM, можно производить крупные партии высокоточных изделий по низкой себестоимости, но вот соединение полимеров с металлами для изготовления фидстоков освоили пока только 2–3 компании в мире.

Начиная с 2021 года, в ТГУ разрабатывают свою технологию производства фидстоков с использованием металлических и керамических порошков.

«Это более сложная технология с дополнительными этапами. Мы добавляем частицы различных металлов, керамики, их смесей или композитов, чтобы на выходе получить не полимерное изделие, а скорее, металлическое», — рассказал Криницын.

В настоящее время монополистом по производству фидстоков в мире является немецкая компания BASF. Ранее в России ее продукт Catamold использовался для производства большей части полимерных изделий из фидстоков, но сейчас фирма поставки в РФ прекратила.

Фидстоки ТГУ вполне могут заменить Catamold, причем качество изделий не уступит импортным аналогам. Также фидстоки томских разработчиков могут применяться в технологиях 3D-печати.

Последняя статья исследователей, опубликованная в журнале Metals, — «Порошковое литье под давлением нано/микро-бимодальных порошков Ti-Al-W: Структура, фазовый состав и кинетика окисления».

«Это бимодальный порошок с нано- и микрочастицами, — рассказывает Максим Криницын о статье. — Мы установили, что от размера частиц порошка зависят прочность материала и его стойкость к окислению, и определили оптимальный размер частиц, обеспечивающий наилучший набор свойств. В итоге из многокомпонентного порошка формируется сплав, свойства изделий из которого лучше, чем свойства изделий из сплавов».

Кроме того, отметил разработчик, при получении материала из фидстока можно контролировать содержание фаз в материале за счет варьирования режимов спекания.

Автором технологии является главный научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии ТГУ Марат Лернер. Всего над проектом работают более 10 человек, включая сотрудников этой лаборатории, а также научно-исследовательской лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов ТГУ.

Разработчики намерены расширять ассортимент фидстоков и внедрять новые уникальные составы, не имеющие мировых аналогов.