AP19178097 "Металдың бу-газ қабығымен өзара әрекеттесуін сандық модельдеу негізінде электролиттік-плазмалық цементтеу технологиясын жетілдіру"

2023-2025 36 ай SDG #9

SDG #9

Жоба жетекшісі

Мухаметов Елдос Мухтарович, PhD, - жоба жетекшісі ORCID ID - https://orcid.org/0000-0001-7818-8160

Өзектілігі

Жоба идеясы металдың сұйық анод пен металл катод арасында пайда болатын бу-газ қабығымен өзара әрекеттесуін сандық модельдеу негізінде төмен көміртекті болаттарды электролиттік-плазмалық цементтеу технологиясын жетілдіруге, сондай-ақ электролиттік-плазмалық цементтеудің технологиялық режиміне байланысты болаттардағы диффузиялық қанығу және құрылымдық-фазалық түрлену ерекшеліктерін зерттеуге негізделген. Электролиттік-плазмалық өңдеу кезінде өңделетін материалдардағы легирлеуші элементтердің жеделдетілген диффузиясының механизмдерін зерттеу ұсынылады. Катодты электролит-плазмалық қыздыру кезінде диффузиялық көміртегімен қанықтыру кинетикасын есептеудің математикалық моделі мен алгоритмі әзірленетін болады. Төмен көміртекті болаттарды электролиттік-плазмалық цементтеу кезінде диффузиялық қанықтылықтың, құрылымдық-фазалық өзгерістердің негізгі заңдылықтары белгіленеді. Алынған нәтижелер негізінде төмен көміртекті болаттан жасалған машиналар мен механизмдер бөлшектерінің бетін қатайту үшін электролиттік-плазмалық қанықтырудың тиімді әдісі әзірленетін болады.

Мақсаты

Сұйық анод пен металл катод арасында түзілетін бу-газ қабығымен металдың өзара әрекеттесуін сандық модельдеу негізінде төмен көміртекті болаттарды электролиттік-плазмалық цементтеу технологиясын жетілдіру, сондай-ақ электролиттік-плазмалық цементтеудің технологиялық режиміне байланысты болаттардағы диффузиялық қанығу және құрылымдық-фазалық түрлену ерекшеліктерін зерттеу.

Күтілетін нәтиже

Катодты жылытудың ВАС және ВТС ерекшеліктері зерттеліп, катод пен бу-газ қабығы арасындағы жылу алмасу заңдылықтары анықталады. Электролиттік-плазмалық өңдеу кезінде өңделетін материалдардағы легирлеуші элементтердің жеделдетілген диффузия механизмі анықталды. Бу-газ қабығында түзілетін және белсенді электродтың бетін бомбалайтын иондардың энергиясы есептеледі. Электролиттік-плазмалық өңдеудің әртүрлі түрлерінде өңделетін материалдардағы легирлеуші элементтердің жеделдетілген диффузиясының механизмі анықталды. Электролиттік-плазмалық цементтеу кезінде төмен көміртекті болаттардағы құрылымдық өзгерістер зерттеледі. Осы жоба шеңберінде алынған нәтижелер бойынша Web of Science дерекқорында импакт-фактор бойынша алғашқы үш квартилдің журналдарында кемінде 2 (екі) мақала жарияланады немесе Scopus дерекқорында citescore бойынша кемінде 50 процентилі болады. Сондай-ақ өнертабысқа немесе пайдалы модельге ҚР патентін алуға өтінім беру жоспарлануда. Зерттеу нәтижелері конденсацияланған күй физикасы мен материалтану саласындағы ғылыми зерттеулер тұрғысынан, сондай - ақ машина және ұшақ жасау, атом энергетикасы, әскери-өнеркәсіптік кешен үшін материалдар жасауда практикалық қолдану тұрғысынан маңызды болады. Машина жасау өндірісінде машиналар мен құралдар бөлшектерінің қызмет ету мерзімін ұзартуды қамтамасыз ететін ресурс үнемдейтін электролиттік-плазмалық технологияны қолдану амортизациялық шығындардың төмендеуіне әкеледі. Демек, жоба бойынша жүргізілген зерттеулердің нәтижелері Қазақстан Республикасында машина жасауды дамытуға елеулі үлес қосады. Құрылымдық және аспаптық болаттарды электролиттік-плазмалық нығайтудың ұсынылған технологиясын пайдалану болат бұйымдарының сапасын және пайдаланудағы сенімділігін айтарлықтай жақсартуға, сондай-ақ материалдарға айтарлықтай үнемдеуге мүмкіндік береді, өйткені бұйымдардың негізгі бөлігін Қазақстанда өндірілетін неғұрлым арзан және кең таралған болаттардан жасауға болады. Өнімнің жобаланатын пайдалану мерзімінің (жұмыс қабілеттілігінің) ұлғаюына байланысты оң экономикалық әсер күтілуде.

Қол жеткізілген нәтиже

2023 жылға арналған күнтізбелік жоспарға (А Қосымшасы) катодты қыздырудың вольт-амперлік және вольт-температуралық сипаттамаларының ерекшеліктері зерттелді. Сондай-ақ электролиттік-плазмалық өңдеу кезінде сұйық анод пен металл катод арасындағы бу-газ қабығының түзілу механизмін анықтау бойынша жұмыстар жүргізілді.

2024 жылға арналған күнтізбелік жоспарға сәйкес (А Қосымшасы) электролиттік-плазмалық цементация кезінде катод бетіне соққы жасайтын иондардың энергиясы есептелді. Электролит құрамының және қыздыру температурасының болаттың құрылымдық-фазалық күйіне әсері зерттелді. Виккерс әдісімен болат 20-ның беткі және тереңдік микрокаттылығы өңдеуге дейін және кейін анықталды.

2025 жылға арналған күнтізбелік жоспарға сәйкес (А Қосымшасы) сандық модельдеу негізінде төменкөміртекті болаттардың катодтық электролиттік-плазмалық қыздыру режиміне байланысты көміртектің диффузия коэффициенті анықталды. Аустенит пен ферриттің көміртекпен қанығу процесі соңғы элементтер әдісімен есептелді. Зерттеу нәтижелері бойынша төменкөміртекті болаттардың электролиттік-плазмалық цементациясын жетілдіру жөнінде технологиялық ұсынымдар әзірленді.

Зерттеу нәтижелері бойынша: Web of Science және Scopus дерекқорларында индекстелетін рецензияланатын ғылыми басылымдарда 2 (екі) мақала шығарылды. Ғылыми зерттеулердің нәтижелері өндіріске енгізілмеген.

Орындалған зерттеулер нәтижесінде электродқа дейінгі аймақта болып жатқан процестерді кешенді талдау және сандық модельдеу негізінде төмен көміртекті болаттарды электролиттік-плазмалық цементтеу (ЭПЦ) технологиясын жетілдірудің ғылыми негізделген тәсілдері әзірленді. "Катод — электролит" жүйесінің негізгі элементі процестің энергетикалық, жылу және диффузиялық сипаттамаларын анықтайтын бу-газ қабығы (ПГО) болып табылады.

Ғылыми топ

Мухаметов Елдос Мухтарович

Scopus: 56703359900 ResearcherID: GLS-2714-2022 ORCID: 0000-0001-7818-8160

Жалпы ғылыми-педагогикалық өтілі-13 жыл. 2021 жылы Л. Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің 6D070500 – «Математикалық және компьютерлік модельдеу» мамандығы бойынша және «Қабықтың үш өлшемді динамикасын модельдеу» тақырыбы бойынша PhD докторантурасын бітірді. Мәлімделген зерттеу бұрын жүргізілген ғылыми зерттеулермен тығыз байланысты. Scopus – 2 Ғылымометриялық базасы бойынша Хирш индексі, Web of Science – 1.

Рахадилов Бауыржан Корабаевич

Scopus: 55539741700 ResearcherID: AAD-3744-2020 ORCID: 0000-0001-5990-7123

"PlasmaScience" ЖШС директоры, конденсацияланған күй физикасы және физикалық материалтану саласында ғылыми негізі бар маман. Жалпы ғылыми-педагогикалық өтілі-13 жыл. Жобаның ғылыми кеңесшісінің ғылыми қызметі беттік-плазмалық өзара әрекеттесу, қорғаныс жабындарын алу, концентрацияланған энергия ағындарымен материалдарды өзгерту мәселелері бойынша зерттеулермен байланысты. 2014 жылы «Жоғары жылдамдықты болаттардың беткі қабаттарын электролиттік-плазмалық азоттау» тақырыбында докторлық диссертациясын сәтті қорғады. «ЖОО үздік оқытушысы-2018» грантының иегері. 2013-2014 жылдарға және 2018-2019 жылдарға ғылым мен техниканың дамуына зор үлес қосқан дарынды жас ғалымдарға арналған мемлекеттік ғылыми стипендия иегері 4 монография, 5 оқу құралы және 150-ден астам ғылыми жарияланым, оның ішінде web of Science және Scopus дерекқорына кіретін шетелдік басылымдарда 40 мақала, 20 авторлық куәлік жариялады өнертабыстар. Scopus – 10 ғылыми – метрикалық базасы бойынша Хирш индексі, Web of Science-7.

Барлық жобалар