Томский политехнический университет вошел в число победителей конкурса Минобрнауки РФ на создание и функционирование технологических лабораторий по средствам производства и автоматизации. По его итогам в ТПУ открыта технологическая лаборатория новых инструментальных материалов. Деятельность нового междисциплинарного подразделения будет направлена на разработку высокоэффективных инструментальных материалов нового поколения на основе карбидов и отечественных технологий их получения электроразрядными методами. Объем финансирования проекта в 2026–2028 году составит 72 млн рублей.
Конкурс проводился в рамках федерального проекта «Наука и кадры для производства средств производства и автоматизации», входящего в состав нацпроекта по обеспечению технологического лидерства «Средства производства и автоматизации». Он направлен на создание технологических лабораторий для проведения прикладных научных исследований. В общий список вошли 62 проекта. Финансирование получили проекты 22 организаций.
В их числе — проект «Разработка высокоэффективных инструментальных материалов нового поколения на основе карбидов и отечественных технологий их получения электроразрядными методами» под руководством руководителя отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Дмитрия Никитина . Проект направлен на создание технологической лаборатории новых инструментальных материалов. В июне Ученый совет ТПУ поддержал создание новой лаборатории в структуре Инженерной школы новых производственных технологий.
«Стремительно развивающиеся технологии требуют создания принципиально новых материалов или улучшения свойств уже применяющихся. Особенный интерес вызывают материалы на основе бескислородной керамики, в первую очередь составы, включающие карбидные соединения. Карбиды обладают высокой твердостью, тугоплавкостью и химической стойкостью, что очень важно для многих инструментальных применений, например, в машиностроительной отрасли. При этом твердые сплавы на основе карбидов и металлов обладают синергетическим эффектом — карбид обеспечивает высокую твердость и износостойкость, а металл придает цельному композиту повышенный предел прочности. Подобные твердые сплавы, включающие, прежде всего, карбид вольфрама как материал с наиболее оптимальными механическими и термическими характеристиками и в то же время хорошо совместимый с металлом, крайне востребованы в процессах механической обработки (резания, сверления, фрезерования, точения) высокопрочных и жаростойких деталей из чугуна, разных видов стали, цветных металлов, а также широкого спектра неметаллических материалов. Подобные твердосплавные инструменты находят широкое применение, например, при обработке строительных материалов и горных пород», — говорит руководитель проекта.
Твердые сплавы производятся и применяются в настоящее время в виде различных составов — однокарбидных, двухкарбидных, трехкарбидных, вольфрамовых и так далее. Однако использование изделий из твердых сплавов, зачастую, существенно ограничено экстремальными условиями их эксплуатации и постоянным повышением промышленных требований к ним. Среди основных подходов к улучшению свойств твердосплавных изделий — включение в состав других керамических компонентов в качестве вторичных фаз к карбиду вольфрама или его полной замене, получение ультрамелкозернистого конечного материала вплоть до наноразмеров и использование альтернативных методов синтеза, например искрового плазменного спекания.
«Ключом к решению существующих проблем в области твердосплавных инструментальных материалов может стать совмещение всех трех подходов. В рамках междисциплинарного проекта в Томском политехе планируется провести прикладные научные исследования по разработке научных и технических основ отечественных технологий получения карбидов в дисперсном и объемном виде, а затем методик изготовления на их основе высокоэффективных инструментальных изделий, обладающих повышенными физическими и механическими свойствами при экстремальных термомеханических нагрузках. В конечном итоге мы планируем не только определить потенциальные составы твердых сплавов, перспективных для лезвийного и режущего инструмента, в том числе и фундаментально новых составов с многокомпонентными и высокоэнтропийными добавками, разработать и оптимизировать отечественные технологии плазмодинамического синтеза нанопорошков и электродугового безвакуумного синтеза микроразмерных порошков карбидных компонентов, но и апробировать методику изготовления объемных изделий из твердосплавных материалов, получив лабораторный прототип режущих пластин из спеченных твердых сплавов и проведя его натурные испытания на работоспособность при точении»,
— поясняет Дмитрий Никитин .Коллектив новой лаборатории обладает значительным опытом реализации проектов в области синтеза материалов, в том числе получения карбидов в разнообразных формах и исследования их свойств. В настоящее время происходит окончательное формирование коллектива нового подразделения. К проектам лаборатории в дальнейшем планируют активно привлекать молодых ученых и студентов — бакалавров старших курсов и магистрантов, обучающихся по широкому спектру направлений, например, материаловедов, машиностроителей, физиков конденсированного состояния, электрофизиков.
