Русская версия English version
23 октября 2014
четверг
 


ИНСТИТУТ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ НАН БЕЛАРУСИ. СТАНОВЛЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Институт порошковой металлургии (ИПМ) входит в состав Государственного НПО порошковой металлургии (ГНПО ПМ), являющегося структурным подразделением Национальной академии наук Беларуси.

Институт сегодня - это многопрофильная и межотраслевая научная организация, которая занимается вопросами разработки, исследования и применения новых материалов в области порошковой металлургии, композиционных и сверхтвердых материалов, защитных покрытий, сварки, импульсных технологий обработки и других направлений современного материаловедения.

Институт был создан в 1972 г. Постановлением Совета Министров БССР № 272 от 07.09.72 в стенах Белорусского политехнического института (ныне – Белорусский национальный технический университет) на базе действовавшей в нем с 1960 года лаборатории порошковой металлургии в статусе Научно-исследовательского института порошковой металлургии с опытным производством. Впоследствии он стал основой для создания ГНПО ПМ.

Ниже я хотел бы представить свой взгляд на основные этапы в истории института.

Академик О.В.Роман (70-е годы ХХ века)
Академик О.В.Роман (70-е годы ХХ века)

1972 - 1992

Первым директором, основателем института стал доцент кафедры «Технология металлов» Олег Владиславович Роман, ныне д.т.н., профессор, академик НАНБ.

Создание Института порошковой металлургии (ИПМ) придало новый импульс развитию этой технологии в Беларуси, поскольку все отрасли народного хозяйства в то время остро нуждались в новых эффективных материалах: машиностроение, автотракторостроение, приборостроение, транспорт, энергетика, радиоэлектронная, химическая, медицинская промышленность. Одним из первых направлений, востребованных промышленностью Беларуси еще в 60-е годы ХХ века, явилась разработка и освоение производства фрикционных материалов для тракторов МТЗ и погрузчиков завода «Ударник». Новые фрикционные и антифрикционные материалы и изделия, конструкционные детали из порошковых сталей, разработанные в ИПМ, были широко внедрены в СССР, получили признание и за рубежом.

Одновременно с развитием классических направлений порошковой металлургии в ИПМ зародились и получили развитие, не имеющие мировых аналогов уникальные технологии получения новых порошковых и композиционных материалов импульсным нагружением и обработкой энергией взрыва. Разработка теоретических основ процесса прессования с применением импульсного нагружения позволили создать ряд уникальных технологий получения керамических, композиционных и пористых материалов, гамму гидродинамических машин для их реализации [1, 2]. Под руководством академика О.В.Романа разработан и получил применение метод поверхностной обработки и упрочнения материалов высокоскоростными потоками микрочастиц, что позволило создать технологии поверхностного микролегирования и упрочнения инструментов горнодобывающих комбайнов, моделировать процессы повреждения элементов конструкций в космическом пространстве.

Разработка теоретических основ сварки взрывом композиционных материалов под руководством профессора Беляева В.И. и его учеников позволили создать процессы получения слоистых листовых материалов с контрастными свойствами, включая канальные и гофроячеистые [6, 7]. Для проведения работ с использованием энергии взрыва был создан в районе г/п Острошицкий городок опытно-экспериментальный полигон с необходимой инфраструктурой для комплексного проведения исследований, разработок и испытания материалов, опытно-промышленного производства изделий. Этот уникальный комплекс, не имеющий аналогов в мире, до сих пор является действующим и обновляет свою материально-техническую базу.

Теоретические основы деформирования пористых сред в сложнонапряженном состоянии, разработанные в ИПМ профессорами Перельманом В.Е. и Дорошкевичем Е.А., д.т.н. Гороховым В.М. и к.т.н. Звонаревым Е.В. позволили объяснить процессы, происходящие при уплотнении порошков, оптимизировать технологические параметры процессов прессования. Разработанные в ИПМ научные основы обработки давлением пористых заготовок в холодном состоянии и с нагревом, а также изучение физической природы пластической деформации позволили создать процессы получения высокоплотных изделий, среди которых особое место занимают сложнопрофильные заготовки коллектора электродвигателя постоянного тока, лицензия на производство которых продана в ФРГ, Францию, Испанию.

Под моим руководством в ИПМ была создана лаборатория, а затем - отделение «Пористые материалы». Разработки теоретических и технологических основ создания пористых порошковых материалов (ППМ), выполненные профессорами Шелегом В.К. и Капцевичем В.М., д.т.н. Пилиневичем Л.П., д.т.н. Белявиным К.Е., д.т.н. Леоновым А.Н. позволили создать класс уникальных материалов из порошков и волокон меди, бронзы, железа, нержавеющих сталей, никеля, титана, алюминия, сетки и керамики с регулируемой пористостью и другими свойствами, которые находили и находят применение в качестве фильтров, капиллярных структур, аэраторов, имплантатов.

На всех этапах создания, становления и развития Института ему оказывалась большая поддержка руководителей БССР, Республики Беларусь [12-21]. Деньги на строительство лабораторно-административного корпуса ИПМ, его опытно-экспериментального производства, были получены при поддержке тогдашнего Первого заместителя Председателя Совета Министров СССР Мазурова К.Т.

Административно-лабораторный корпус Объединения и ИПМ
Административно-лабораторный корпус Объединения и института порошковой металлургии
Посещение НПО ПМ Машеровым П.М.
Посещение НПО ПМ Машеровым П.М.

В 1973 г. ИПМ была проведена первая в СССР международная выставка «Порошковая металлургия». В мае 1977 г., к моменту открытия второй выставки, был готов корпус опытного производства, в котором и прошла очень представительная выставка с участием практически всех ведущих фирм мира – производителей оборудования для получения порошков, их смешивания, прессования, спекания, исследования структуры и свойств спеченных материалов. Параллельно прошла и международная конференция с докладами ведущих ученых Европы и США. В дальнейшем, международные выставки и сопровождающие их международные конференции, симпозиумы стали традиционными и проводятся ИПМ каждые два года. Очередная, уже 12-я, состоится в Минске в 2009 году.

При подготовке и проведении второй международной выставки «Порошковая металлургия» были тщательно изучены каталоги фирм-участников, сотрудники ИПМ работали на стендах, давали пояснения посетителям и проводили собственные исследования. Закупленное на выставке оборудование явилось основой создания одного из лучших исследовательских центров не только Беларуси, но и СССР, долголетним руководителем которого являлся после моего назначения заместителем директора НПО к.т.н. Чекан В.А. В настоящее время центр возглавляет к.т.н. Л.В.Маркова.

В дальнейшем, на выставках 1977-1989 гг. целенаправленно, в соответствии с развитием основных направлений научной и производственной деятельности ИПМ приобреталось научное оборудование, как для обновления исследовательской базы, так и для расширения и углубления аппаратурных и аналитических возможностей изучения структуры, свойств и параметров технологии разрабатываемых материалов и изделий. Таким образом, отделение физико-химических исследований ИПМ за свою историю накопило весьма мощную инструментальную базу, методики исследований, а также подготовило высококвалифицированные кадры в области материаловедения, физико-химических исследований, механических и триботехнических испытаний.

Большую роль в интенсификации и развитии в ИПМ работ в области защитных покрытий сыграли доктора технических наук, профессора И.Л.Куприянов и В.С.Ивашко, чл.-корр. НАНБ Карпенко Г.Д, мой ученик и продолжатель - нынешний Генеральный директор Научно-производственного объединения, директор института порошковой металлургии, доктор технических наук, профессор А.Ф.Ильющенко. История этого направления также началась в стенах БПИ – БНТУ. Профессором Г.М.Яковлевым впервые в Белоруссии была предложена концепция упрочнения изнашивающихся поверхностей изделий, заключающаяся в нанесении газотермических защитных покрытий на детали, лимитирующие срок службы машин. В 1972 г. при кафедре «Технология машиностроения» БПИ был создан сектор надежности и долговечности машин, а в 1976 г. сектор был преобразован в отдел износостойких покрытий. В декабре 1977 г. отдел износостойких покрытий был переведен в Институт порошковой металлургии. Реорганизация была вызвана стремлением концентрировать исследования, имеющие важное народнохозяйственное значение, на современной и единой экспериментальной базе. В становлении отдела на начальном этапе большую роль сыграл академик Роман О.В. Под его непосредственным руководством было осуществлено коренное обновление научно-производственной базы отдела защитных покрытий, которое позволило выйти на самые передовые рубежи научных исследований в области процессов плазменного и газопламенного напыления порошковых защитных покрытий. В этот период было приобретено оборудование для газотермического нанесения защитных покрытий ведущих мировых производителей и в том числе фирм «Plazma-Technik AG», «Castolin» (Швейцария) и «SNMI» (Франция). Лаборатория плазменного напыления, возглавляемая с момента создания профессором Ильющенко А.Ф., отдела защитных покрытий стала базовой лабораторией фирмы «Plazma-Technik AG» в СССР, при непосредственном участии которой проводились научно-технические семинары в ряде ведущих отраслей промышленности Советского Союза, внедрялись передовые технологии, материалы и оборудование для нанесения упрочняющих защитных покрытий. Под руководством д.т.н., профессора Дорошкевича Е.А. в ИПМ в 1987-1992 г.г. в рамках международного проекта с фирмой «Spectro» (Германия) в лаборатории плазменного напыления был разработан уникальный диагностический комплекс процессов плазменного напыления, позволяющий оценивать температурно-скоростные параметры распыляемых материалов и осуществлять обратную связь и управление параметрами процессов напыления [22]. В 90-е гг. ХХ века белорусской школой ученых (профессора Куприянов И.Л., Ивашко В.С., Ильющенко А.Ф.) достигнуты значительные успехи в области развития теории процессов формирования газотермических процессов [23-30], которые получили всемирное признание, в том числе среди ведущих научных школ Западной Европы и Северной Америки (Технический Университет г. Аахен Германия, Технический Университет г. Кемниц Германия, Университет г. Барселона Испания, Университет г. Одейло Франция, Дрексельский технический Университет г.Филадельфия США, Лос-Аламоская национальная лаборатория г. Лос-Аламос США). В рамках международных проектов EWISCO, INTAS, COPERNICUS учеными ИПМ (проф. Ильющенко А.Ф., к.т.н.: Верстак А.А., Талако Т.Л., Беляев А.В., Шевцов А.И., Манойло Е.Д., Оковитый В.А.) проведен широкий спектр исследований по разработке теоретических и технологических аспектов процессов нанесения защитных газотермических покрытий. Впервые разработаны физико-математические модели движения и нагрева распыляемых частиц, модели контактного взаимодействия частиц с подложкой и формирования покрытия в условиях рабочих сред заданного состава и давления, адекватно отражающие реальные процессы напыления. Они позволили установить взаимосвязь между параметрами напыления и свойствами сформированного слоя. Это в свою очередь позволило определить основные направления повышения эффективности формирования покрытий. Всего опубликованы только в этот период 5 монографий, посвященных различным аспектам теории и практики нанесения защитных покрытий газотермическими методами.

С 1977 г. ИПМ ежегодно издает сборник научных трудов «Порошковая металлургия», в котором публикуются результаты исследований сотрудников института, других организаций НАНБ, ВУЗов, работы зарубежных ученых. Сборник включен в список научных изданий Республики Беларусь для опубликования результатов диссертационных исследований, утвержденный Приказом Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 16.07.2004 г. № 107.

ИПМ все годы своего существования продолжает сотрудничать с кафедрой «Порошковая металлургия, сварка и технология материалов» БНТУ. Действует договор с кафедрой об оказании взаимных услуг при подготовке студентов и научных кадров, проводятся совместные семинары, конференции, проводится совместное обсуждение диссертационных работ.

Институт, созданный в 1972 г. был и есть основной базой развития порошковой металлургии в Беларуси. В объединении до 1992 г. Институт исполнял роль головной организации и возглавлялся по совместительству Генеральным директором объединения - Романом О. В.

1992 - 1997

В 1992 г. Институт порошковой металлургии стал самостоятельным юридическим лицом, которое было поручено возглавить мне. Если главной заслугой первого директора ИПМ академика О.В.Романа стало не только создание, становление Института порошковой металлургии, повышение его авторитета и признание его в СССР и за рубежом, то на мою долю выпал самый трудный период 1992-1997 гг. – период распада СССР, потери значительной части государственной поддержки научных исследований. В это время главной задачей стало сохранение научного коллектива, школы, материально-технической базы, адаптация тематики исследований к изменившимся условиям их проведения, к новым требованиям заказчиков. В это непростое время мне удалось внести значительный вклад в формирование научной тематики института, в разработку теоретических и практических основ создания: пористых порошковых материалов на основе металлических и керамических порошков, неорганических волокон с анизотропной структурой; новых порошковых материалов с использованием методов механического легирования и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза [36]; конструкционной и функциональной керамики с повышенной вязкостью разрушения [37, 38]; технологий упрочнения и восстановления деталей методами газотермического нанесения покрытий; алмазных, алмазосодержащих и сверхтвердых материалов; наноматериалов и нанотехнологий. В этот период в Беларуси была создана государственной научно-технической программы «Алмазы» (ныне – подпрограмма ГНТП «Новые материалы и технологии»), получившая финансовую поддержку из средств республиканского бюджета и средств заинтересованных предприятий и организаций. Это позволило придать новый импульс развитию алмазного производства в Беларуси, включая его научное обеспечение, позволило сформировать и реализовать государственную научно-техническую политику в области сверхтвердых материалов, определившую пути решения комплекса вопросов по созданию в республике алмазного производства, максимально полно удовлетворяющему потребности предприятий в высококачественной конкурентоспособной алмазной продукции и создающую условия для ее экспорта в страны ближнего и дальнего зарубежья. Так от момента создания программы и до настоящего времени импортозамещение алмазного инструмента в целом по Беларуси достигло 74-75% в денежном выражении.

Удалось в 90-е годы ХХ века сохранить тематику получившего международное признание сборника научных трудов «Порошковая металлургия», обеспечить его наполняемость, привлечь зарубежных авторов, а, самое главное, обеспечить регулярное ежегодное бесперебойное издание.

1997 - 2007

В 1997 г. меня избирают вице-президентом АН Беларуси, и место директора занимает мой ученик, доктор технических наук, профессор Ильющенко А.Ф. Его задачей стало развитие и углубление НИР, модернизация и совершенствование материально-технической базы института, привлечение инвестиций.

Институт активно участвует в международной научно-технической деятельности, как по совместным работам, так и по продаже научно-технической продукции в виде лицензий, ноу-хау, технологий, поставок готовой продукции, созданию производственных участков «под ключ», созданию совместных предприятий.

ИПМ становится головной организацией по ГППИ «Материал» (раздел «Порошковые материалы») и по ГКПНИ «Наноматериалы и нанотехнологии» раздел 5 «Композиционные наноматериалы и сертификация продукции», головной организацией по ГНТП «Ресурсосбережение» и по трем подпрограммам ГНТП «Новые материалы и технологии» – «Алмазы и сверхтвердые материалы», «Новые материалы и защита поверхности», «Сварка». Созданное в этот период отделение инвестиций, маркетинга и научно-технической информации ИПМ осуществляет координацию, сопровождение и анализ деятельности государственных организаций-исполнителей заданий научно-технических программ и инновационных проектов, в том числе:

  • ГНТП «Новые материалы и технологии-2001»;
  • ГНТП «Ресурсосбережение-2010»;
  • ГП «Развитие порошковой металлургии и сварки в Беларуси на 2006-2010 годы»;
  • Координационной программы сотрудничества НАН Беларуси и ПО «МТЗ» по созданию новой конкурентоспособной тракторной техники;
  • Координационного плана по обеспечению предприятий Республики Беларусь отечественным алмазным инструментом на период до 2010 г.

Профессор А.Ф.Ильющенко - директор института порошковой металлургии с 1997 года
Профессор А.Ф.Ильющенко - директор института порошковой металлургии с 1997 года

В 2006 году в результате проведенной по Постановлению СМ РБ от 17.01.2006 №51 реорганизации в ИПМ снова вошли на правах ОХП отделившиеся когда-то Институты сварки и импульсных процессов.

В настоящее время в ИПМ работает 9 докторов технических наук, 44 кандидата технических, физико-математических и химических наук, 1 академик НАН Беларуси.

Всего за годы своего развития ИПМ получено свыше 12300 авторских свидетельств, 80 патентов, опубликовано около 60 монографий, выпущено 30 сборников научных трудов «Порошковая металлургия», подготовлено более 200 специалистов высшей квалификации, из них 15 докторов технических наук.

Для более эффективной подготовки специалистов высшей квалификации в ГНУ ИПМ в 2004 году созданы филиалы кафедр «Порошковая металлургия» БНТУ и «Технология металлов» БГАТУ. Заведующим филиалом кафедр является директор института. Творческие тесные отношения сложились у ИПМ и с БГАТУ – кафедрами «Технология металлов» и «Ремонт машин». Действует договор об оказании услуг.

Сотрудники института ведут активную научно-педагогическую деятельность в ВУЗах, читают курсы лекций по различным спецразделам материаловедения, проектированию технологической оснастки, являются руководителями практики: д.т.н., профессор Ильющенко А.Ф. – в БГАТУ, БНТУ; д.т.н. Белявин К.Е. - в БНТУ; к.т.н. Кусин Р.А. – в БГАТУ, к.т.н. Барай С.Г. – в БГТУ; к.т.н. Радченко А.А, к.т.н. Шевченок А.А и Стащенюк М.Г. – в БНТУ.

Студенты БГАТУ, БНТУ и БГТУ проходят в ИПМ производственно-ознакомительную практику, выполняют курсовые и дипломные работы. По соглашению с БАТУ, в ГНУ ИПМ периодически проводятся экскурсии специалистов сельского хозяйства (главные инженеры и инженеры предприятий с/х и объединений сельхозтехники), проходящих курсы повышения квалификации при БАТУ.

Широко в практику работы института в этот период вошли специализированные семинары для различных предприятий и отраслей республики, что, безусловно, положительно сказывается на росте объемов хоздоговорных работ.

Объемы производства

1997 - 2007

В этот же период в 1997 году в институте на базе отделения физико-химических методов исследований создан испытательный Центр «Исследования и испытания материалов», аккредитованный Госстандартом РБ, который специализируется в области проведения испытаний различных металлов, сплавов, керамических и композиционных материалов и изделий из них на соответствие их фактических свойств и параметров межнациональным и национальным стандартам и техническим условиям, а также в области материаловедческих исследований широкого профиля. Испытательный центр Института аккредитован в рамках Национальной системы аккредитации испытательных и проверочных лабораторий и может проводить сертификационные испытания металлических и неметаллических материалов и изделий из них.

В 1998-1999 годах институтом приобретен атомно-эмиссионный спектрометр ЭМАС 200Д, позволяющий проводить элементный анализ практически всех классов сталей и сплавов с точностью 3-5 относительных процента и пределом обнаружения 1•10-5 %, один из лучших сканирующих электронных микроскопов CamScan (Oxford Instruments, Англия) с микрорентгеноспектральным анализатором INCA350, позволяющий проводить исследование поверхностей и изломов, поверхностный и локальный микроанализ, экспрессную оценку элементного состава, картины распределения элементов, отечественный атомно-силовой микроскоп Нанотоп 202, и другие приборы.

Центр аккредитован на проведение следующих видов испытаний: сертификационные, квалифицированные, арбитражные, исследовательские, идентификационные и др. Аттестат аккредитации: № BY/112.02.1.0.0263, выдан Минским ЦСМ на период с 17.02.1997 г. по 11.04.2008 г Аккредитован на независимость и техническую компетентность в соответствии с требованиями СТБ ИСО/МЭК 17025. Это уникальный испытательный центр коллективного пользования, аналога которому в республике нет. Достаточно сказать, что его основные фонды – это 169 ед. оборудования, из них основного измерительного и испытательного оборудования – 35 ед. Все измерительное оборудование аттестовано и проходит ежегодную поверку. Кадровый состав: общая численность - 24 сотрудника, научных работников – 7 (в том числе 6 кандидатов наук) инженеров различной квалификации - 12, техников и лаборантов -2. Общее количество ежегодно выполняемых заказов превышает 500. Среди заказчиков: органы государственного управления, суды, прокуратура, таможня, государственные и негосударственные предприятия и исследовательские организации республики. Рост объемов выполняемых центром работ ежегодно растет.

В настоящее время при ГНПО ПМ создан Орган по сертификации металлических и неметаллических материалов и изделий из них, что в комплексе позволяет потребителю или производить сертификационные испытания в Испытательном центре, но и получать сертификаты их соответствия с Национальной Системой Сертификации.

ИПМ продолжает и в настоящее время оставаться ведущим в Республике Беларусь межотраслевым научно-производственным комплексом, решающим задачи создания и освоения в производстве новых процессов, материалов и изделий с уникальными заданными эксплуатационными свойствами, производство которых возможно лишь методами порошковой металлургии, нанесением защитных и функциональных покрытий, динамическим воздействием на материал.

Развиваемая в институте тематика соответствует актуальным направлениям мировой науки и техники, общемировым тенденциям развития современной порошковой металлургии, а также ряду утвержденных в Республике Беларусь документов:

  • приоритетным направлениям научно-технической деятельности в Республике Беларусь на 2006 –2010 гг., утвержденным Указом Президента Республики Беларусь от 06.07.2005 г. №315;
  • перечню приоритетных направлений государственных программ фундаментальных и прикладных научных исследований в области естественных, технических, гуманитарных и социальных наук на 2006 – 2010 годы, утвержденным Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 28 ноября 2005 г. № 1339;
  • перечню приоритетных направлений создания и развития новых и высоких технологий, перспективных производств, основанных на таких технологиях, на 1997–2010 годы.

Институт на своем опытном производстве, опытно-промышленных участках лабораторий сегодня производит более сотни наименований изделий различного назначения.

ИПМ также разрабатываются технологии упрочнения и восстановления деталей машин, инструмента и оснастки методами плазменного, газопламенного, плазменно-вакуумного напыления и газопламенной наплавки, создаются композиционные порошковые материалы для нанесения функциональных защитных покрытий, а также оборудование для оснащения производственных участков по упрочнению и восстановлению деталей машин, инструмента.

В настоящее время Институтом порошковой металлургии проводятся: разработки теоретических и практических основ получения новых материалов и технологий создания изделий из них методом порошковой металлургии, синтеза новых композиционных порошковых материалов, нанесения защитных и декоративных покрытий на детали машин и инструмент, составов сварочных материалов с использованием вторичных материалов, новых композиционных материалов для сварки, наплавки; исследования и анализ критериев, методов и средств обеспечения качества и работоспособности сварных соединений; разрабатывается конструкторско-технологическая документация, и изготавливаются приборы, оснастка и оборудование для исследования и реализации процессов порошковой металлургии, сварки и нанесения защитных покрытий; проводятся сертификационные испытания металлических и неметаллических материалов; осуществляется консалтинговая деятельность, и выполняются маркетинговые услуги по оказанию методической помощи предприятиям, производящим продукцию порошковой металлургии, алмазы, сверхтвердые композиционные материалы и изделия на их основе, в том числе инструмент, при разработке систем качества и подготовке их к сертификации.

Особое внимание уделяется подготовке, переподготовке и повышению квалификации рабочих и специалистов по порошковой металлургии, нанесению защитных покрытий, разработке унифицированных систем документации, стандартов и других нормативных документов в области порошковой металлургии, сварки и нанесения защитных покрытий;

Исследования и разработки института вносят значительный вклад в развитие народного хозяйства Республики Беларусь, обеспечивая автотракторостроение, инструментальное производство, транспорт, энергетику, строительство, нефтехимическое производство современными импортозамещающими высокоэффективными материалами, комплектующими и функциональными покрытиями из них, технологиями ремонта и восстановления производственного и вспомогательного оборудования и машин.

Среди основных научных результатов, достигнутых институтом за последнее время, следует отметить следующие.

Разработка технологии получения высокоплотных изделий, с использованием методов холодной пластической деформации, среди которых особое место занимают сложнопрофильные заготовки коллектора на основе порошков меди, представленная на европейском конгрессе по порошковой металлургии в октябре 1997 году, удостоена Гран-при Европейской ассоциации порошковой металлургии.

В настоящее время сотрудниками института разработаны научные принципы механики деформирования порошковых материалов на основе компьютерного моделирования особенностей распределения структурных элементов пористого тела, исследование закономерностей теплого прессования металлических порошков. Разработаны принципиальные схемы и алгоритмы расчетов напряженно-деформированного состояния порошкового материала при прессовании в изотермических условиях при повышенных температурах. Исследованы закономерности уплотнения неспеченных заготовок из порошков железа и стали ПК40Н4Д2Н при теплом прессовании.

Разработан новый состав порошковой низколегированной стали, методы разупрочняющей термообработки спеченных заготовок, которые позволили повысить после холодной пластической деформации прочность порошковой стали до 150-180 кг/мм2 при твердости 32-35 НRС, что находится на уровне штампованных и катанных конструкционных сталей.

Установлена зависимость механических и триботехнических свойств композиционных материалов на основе железа от химического состава основы и количества твердой смазки из легкоплавкого металла, образующего в процессе трения непрерывную жидкую пленку.

Создана гамма фрикционных материалов на основе порошка стали ШХ-15, получаемого из шламовых отходов подшипниковой промышленности с привлечением метода инфильтрации, что способствует повышению коэффициента трения, в то же время не оказывает однозначного влияния на изменение их износостойкости и начаты поставки фрикционных дисков из нового материала на конвейер ПО МТЗ.

Разработаны принципы создания нового класса керамических материалов со структурой, так называемых, псевдокристаллов или фотонных кристаллов на основе кластерных, моно- и наноразмерных сферических частиц оксидов.

Исследован механизм упрочнения газотермических покрытий из композиционных материалов при их обработке импульсами плазмы, высококонцентрированными потоками энергии - плазменным оплавлением покрытий, оплавлением электронным и лазерным лучом, воздействием на покрытие ионными пучками [59]. За работу «Порошковые защитные покрытия: теория, технология, практика», представленную институтом порошковой металлургии, группа сотрудников института в составе Ильющенко А.Ф., Ивашко В.С., Манойло Е.Д. удостоена звания лауреатов Государственной премии Республики Беларусь в 2001 году. В работе были изложены новые концептуальные подходы и решения комплекса задач теории и практики создания дисперсных порошков, структурообразования и получения защитных покрытий из них с требуемыми свойствами методами газотермического напыления, припекания, наплавки, закономерности взаимодействия частиц порошка с поверхностью детали и между собой при различных силовых воздействиях на них, результаты разработки и широкого внедрения технологических процессов и оборудования для получения защитных покрытий в различных отраслях народного хозяйства Республики Беларусь.

Внедрение разработок позволило в 1,5 и более раз повысить срок службы различных деталей машин и оборудования, сэкономить дорогостоящие материалы.

Разработано более 80 технологических процессов и технологических инструкций, используемых более чем на 50 специализированных участках по нанесению порошковых защитных покрытий, создана широкая гамма оборудования и устройств, составляющих полный цикл технологического обеспечения от получения порошка, подготовки деталей к нанесению покрытий, формирования покрытий с последующей термической или термомеханической обработкой.

Общий экономический эффект от внедрения новых технологических процессов получения порошковых защитных покрытий и оборудования в различных отраслях народного хозяйства (ПО «Авторемонт», Полоцкий авторемонтный завод и др.) составил 601,901 млрд. рублей, в том числе по Республике Беларусь 332,874 млрд. рублей. На четырех предприятиях Республики Беларусь в 1997 году выпущено продукции с защитными покрытиями на сумму более 33 млрд. рублей.

О высоком уровне полученных результатов свидетельствует повышенный интерес к ним в последние годы со стороны ряда фирм США, Швейцарии, Германии и выполнение работ по международным контрактам. Разработаны и внедрены высокоэффективные технологии получения новых композиционных материалов с использованием процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), предназначенных для нанесения износо-, эрозионно-, коррозионно-, жаростойких покрытий, обладающих комплексом высоких эксплуатационных свойств. Материалы поставляются по контрактам в США, Германию, Швецию, Индию, Польшу, а также проходят тестирование в США, Германии, Российской Федерации, в Украине.

Разработаны научные принципы создания высокоэффективных фильтрующих порошковых материалов с оптимизированной поровой структурой, в т.ч. теоретическое описание процесса фильтрования жидкостей и газов через ППМ с анизотропной по сечению пористостью, создание на этой основе методических подходов к конструированию оптимальных структур для эффективной очистки жидкостей и газов, получения высокоэффективных капиллярных структур тепловых мини-труб с раздельными каналами для пара и жидкости с системой параллельных каналов непосредственно в пористом порошковом материале. Разработана теория процесса фильтрования с постепенным закупориванием пор, учитывающая неравномерность осаждения загрязнителя по толщине фильтра в процессе фильтрования. Для практической реализации теории процесса фильтрования с постепенным закупориванием пор разработан пакет программ на языке программирования Borland Delphi 5, позволяющий рассчитывать параметры оптимальной структуры фильтрующего материала.

Разработаны методы повышения свойств инфильтрированных материалов путем сочетания режимов термической обработки стального каркаса и инфильтрата, определены режимы, позволяющие получить необходимый комплекс их прочностных свойств.

На основе теории пластичности разработана модель прессования порошковых композитов на основе вольфрама с добавками меди от 5 до 20 %. Проведено компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния исследуемых композитов, рассчитаны кривые уплотнения порошковых материалов при прессовании. Полученные результаты используются для совершенствования порошковых композиционных материалов – медно-вольфрамовых псевдосплавов электроконтактного назначения, композиций на основе меди и вольфрама с легирующими добавками, применяемыми для облицовок кумулятивных зарядов, инфильтрированных композитов на основе железа и меди, антифрикционных композиций на основе железа и меди с добавками олова, свинца, графита и т.п., композиций на основе твердых сплавов с добавками синтетических и природных алмазов и др., а также для расчета и проектирования технологических процессов получения изделий из этих материалов.

Востребованность разработок ГНУ ИПМ, их высокий научный уровень и потенциал, подтверждены интересом к ним, проявленным Российским космическим агентством. В рамках ГПОФИ «Поверхность» и международного космического эксперимента «Материал-трение» ГНУ ИПМ начиная с 2003 г. под руководством проф. Ильющенко А.Ф. выполняется комплексный проект: «Разработать аппаратуру регистрации изменения работы выхода электрона трущейся поверхности подвижных элементов пар трения трибометра и модуля подшипников скольжения, методику прогнозирования работоспособности подвижных сопряжений космической техники. Разработать композиционные самосмазывающиеся материалы и износостойкие покрытия узлов трения на основе композиций твердых сплавов и твердых смазок, тугоплавких металлов и оксидных керамик для работы в условиях космоса. Провести комплексные физико-химические исследования материалов и покрытий до и после триботехнических испытаний в открытом космосе в аккредитованном испытательном центре института» [65-67]. В проекте участвуют 5 подразделений института, которые занимаются с 2003 г.: разработкой, изготовлением и испытанием макета датчика для регистрации работы выхода электрона; разработкой методологического подхода к решению задач по формированию покрытий:

  • термодиффузионных (на основе бора, углерода и других элементов),
  • вакуумно-плазменных (на основе вольфрама, хрома, дисульфида молибдена и других тугоплавких металлов),
  • плазменных на основе твердых смазок,
  • микроплазмоискровых (на основе твердых сплавов групп ВК и ТК с графитом, дисульфидом молибдена) и АМДО покрытий на материалах узлов космической техники; разработкой методики комплексных физико-химических исследований материалов и покрытий до и после триботехнических испытаний в открытом космосе.

Разработаны теоретические и технологические основы динамической кумуляции и сварки металлов взрывом, созданы модели и методы численного исследования быстропротекающих процессов ударно-волнового контактного взаимодействия в широком диапазоне скоростей нагружения, решены нелинейные нестационаные прикладные задачи динамики деформируемого твердого тела и теории детонации об инициировании заряда взрывчатого вещества, метании, косом соударении и волнообразовании, установлены критерии соединения взрывом, отличающиеся тем, что при расчете динамических параметров приняты во внимание реальная прочность, вязкость, теплопроводность, скоростная зависимость напряжения течения металлов и кинетика детонационного процесса, информация о физических свой¬ствах среды и ее структуре в форме эволюционных соотношений для механизмов неупругой деформации и разрушения.

Реализованы принципиально новые взрывные технологии и схемы нагружения, обеспечивающие высокоэнергетическое импульсное воздействие в расширенном диапазоне давлений, температур и скоростей деформации; созданы установки и технологические процессы импульсной термомеханической обработки и сварки композиционных материалов в вакууме при высоких технологических температурах, в том числе, тугоплавких химических соединений с сильными ковалентными связями, позволяющие формировать новые структурные метастабильные состояния и фазы с характеристиками недоступными в традиционных методах обработки; разработаны методики расчета, конструирования и создания материалов с повышенной коррозионной стойкостью, износостойкостью, стойкостью к удару, вязкостью разрушения, прочностью, теплопроводностью, электрическими и магнитными характеристиками.

Разработано более 80 стандартов Беларуси в области сварки.

В целом за последние 10 лет объемы работ в ИПМ выросли более чем в 5 раз – с 800,0 тыс. до почти 4,0 млн. долларов США в год.

ИПМ НАН Беларуси обеспечивает эффективность научно-практической деятельности за счет участия в выполнении проектов БРФФИ, ГПОФНИ, ГППНИ, ГКПНИ, ГНТП, ГП, прямых НИОТРовских и поставочных договоров и контрактов с предприятиями- потребителями в соответствии с тематическим планом. Фундаментальные и прикладные исследования ИПМ выполняет в рамках 9 программ, в том числе: в ГППНИ «Материалы в технике», «Металлургия», «Водород», в ГКПНИ «Наноматериалы и нанотехнологии»; в ГПОФИ «Высокоэнергетические технологии», в ГКПНИ «Механика», «Инфотех», «Техническая диагностика», «Тепловые процессы», БР ФФИ.

Институт в составе ГНПО ПМ является головной организацией по ГП «Развития порошковой металлургии и сварки в Беларуси на 2006-2010 годы», утвержденной Постановлением СМ РБ №1439 от 13.12.2005 г.

Целью программы является максимально полное удовлетворение потребностей предприятий республики Беларусь высококачественной и конкурентоспособной продукции порошковой металлургии, сокращение ее импорта, наращивание экспорта этой продукции в страны ближнего, а в перспективе дальнего зарубежья. В свою очередь это должно внести заметный вклад в улучшении социально-экономического положения в республике за счет повышения уровня рентабельности предприятий - потребителей порошковой продукции, снижения себестоимости ее производства, создание новых рабочих мест, вовлечения молодых специалистов в инновационную сферу деятельности, создания перспектив для их творческого роста в интересах укрепления социально – экономического статуса нашей страны. Задачи программы: дальнейшее развитие фундаментальных и прикладных исследований порошковой металлургии; создание на этой базе новых и совершенствование существующих порошковых, композиционных и керамических материалов с повышенными физико-механическими и функциональными свойствами, обеспечивающими их применение в экстремальных и тяжелонагруженных узлах современной, прежде всего, автотракторной и сельхозтехники, а также ресурсосберегающих технологий изготовления из них различного рода комплектующих деталей машин и механизмов; широкомасштабное освоение их выпуска на специализированных производствах и участках порошковой металлургии в полной мере исключающей ее импорт и в полном объеме удовлетворяющей потребности экономики республики в этом виде продукции. Важным является также и то, что Институту удалось объединить в рамках программы отечественных производителей продукции порошковой металлургии, координировать их работу, осуществлять техническую помощь и поддержку. Среди таковых, помимо МолЗПМ и ОП ИПМ, ОАО «БАТЭ», РУП «МЗШ», НП ООО «Эртекс», ОАО «Минский приборостроительный завод», ПРУП «Минский завод колесных тягачей», СПООО «Букар», ГНУ «ФТИ НАНБ», ОАО «МПЗ», ПО «Белорусский металлургический завод», РУПП «Белорусский автомобильный завод», РУПП «Феррит», ООО «Элком».

Идеи интегральной организации НИОКР, основанные на непрерывности работы при переходе от одного этапа создания инновации к другому, базируются в ИПМ на использовании совместной разработки и создания смешанных бригад, включающих ученых, инженеров, технологов, производственников. Одним из ярких примеров, демонстрирующих эффективную реализацию новых технологий по схеме: «фундаментальные разработки - прикладные исследования - промышленное освоение» является разработка новых фрикционных материалов и технологии производства фрикционных дисков, выполненные в ИПМ.

Стратегические направления научных исследований определяются в ИПМ, исходя из оценки возможности получения новых знаний и наличия в институте специалистов, способных решать поставленные проблемы, а также востребованности этих работ потенциальными потребителями, в особенности, если они носят прикладной характер.

Несмотря на непростое время ИПМ активно развивает и обновляет, при содействии НАН Беларуси, свою материально-техническую базу. Помимо упомянутого выше приобретения оборудования для испытательного центра, создаются новые опытно-промышленные участки, осваиваются передовые зарубежные технологии. Так, на площадях опытного производства ГНУ ИПМ в 2006 году проведена реконструкция помещения, проведена установка, монтаж и наладка разработанного совместно с МолЗПМ и ПО МТЗ специализированного стенда УЛИС для испытания натурных образцов фрикционных дисков, что позволит сертифицировать фрикционную продукцию в соответствии с требованиями потребителей.

Завершены в 2006 г. работы по вводу в эксплуатацию установки для исследования процессов теплого прессования металлических порошков на базе многоплитового пресса ТРА-500 DORST (Германия), на которой планируется выпускать деталь «кольцо блокировочное» узла синхронизации коробки перемены передач тракторов «Беларус» новых поколений. В рамках Государственной программы «Импортозамещение» ведется разработка и изготовление технологической оснастки для изготовления второй детали узла синхронизации - «кольцо конусное». Таким образом, совместно с ПО МТЗ, организующим производство еще трех деталей узла, это позволит выпускать комплектные узлы синхронизации для тракторов «Беларус», российских предприятий. Приобретена высокотемпературная печь фирмы «CREMER» (Германия) для спекания высокопрочных материалов из низколегированных порошков типа «Distaloy» и «Astaloy». Приобретена установка фирмы «Arburg» (Германия) для инжекционного формования деталей сложной формы из порошков металлов и керамики. Планируется приобретение в 2008 году специализированной печи для удаления полимерной связки из сформованных данным методом заготовок.

Главными задачами ИПМ на ближайшие годы должны стать творческое научное развитие всего коллектива, расширение тематики и областей НИР, дальнейшее обновление материально-технической базы, повышение квалификации сотрудников основных научно-исследовательских подразделений, привлечение в нарастающем количестве выпускников ВУЗов разных специальностей, создание им и всем сотрудникам ИПМ благоприятных условий для работы, повышения квалификации, служебного роста, роста оплаты труда в зависимости от эффективности его результатов, расширение объемов и повышение качества выпускаемой научно-технической продукции, плановый переход на выпуск готовых изделий и узлов с комплектующими из порошковых материалов, регулярное обновление номенклатуры и адекватное реагирование на возрастающие потребности потребителей.

В этой связи концептуально на период 2007-2015 гг. подлежат решению следующие основные вопросы.

Усиление роли фундаментальных исследований процессов порошковой металлургии в решении прикладных задач, которые выдвигает промышленность Беларуси при создании новой техники, в том числе специальной. Углубление исследования принципов управления структурой и свойствами многофункциональных и специализированных материалов для современной техники: композиционных, порошковых, сверхтвердых, керамических, адаптивных и наноматериалов, развитие фундаментальных и прикладных исследований в области разработки научных основ создания новых высокоэффективных процессов переработки порошковых и композиционных материалов в готовый продукт или полуфабрикат.

Обновление и модернизация научно-исследовательской и опытно-экспериментальной базы ИПМ. Планируется приобрести: современное оборудование и приборы для проведения полного комплекса металлографических и материаловедческих работ, включая ОЖЕ-спектроскопию, просвечивающую электронную микроскопию, оборудование для рентгенофазового анализа; современные вычислительные комплексы, способные моделировать процессы в реальном масштабе времени; оборудование для опытно-экспериментального производства в части его оснащения для проведения экспериментальной отработки разрабатываемых материалов и процессов.

Одним из важнейших вопросов должна стать подготовка научных кадров высшей квалификации.

Разработка и проведение сертификации системы качества, а также сертификации основных видов выпускаемой продукции должны во многом обеспечить повышение конкурентоспособности и расширение экспорта продукции, доведение его объемов к 2015 году до 60-70%.

Механизмами реализации поставленных задач должны стать:

  1. Концентрация научного коллектива института на приоритетных направлениях путем первоочередного финансирования этих работ из средств бюджета в рамках поисковых заданий ГНТП, ГПОФИ, ГППИ и по прямым контрактам и хозяйственным договорам.
  2. Использование валютных и рублевых инновационных средств под обновление и реконструкцию материально-технической базы.
  3. Повышение рентабельности выпускаемой продукции.
  4. Эффективное использование научного и производственного оборудования.
  5. Развитие системы маркетинга и сертификации продукции.
  6. Выбор стратегических партнеров для внедрения новых разработок, которые смогли бы «вести» проекты в сфере НИОКР от лаборатории до рынка, активно заниматься научными исследованиями и разработками в сопряженных областях, поиском квалифицированных покупателей высокотехнологичной продукции, а также инвесторов для осуществления прямых инвестиций на территории РБ.

Награды, полученные Институтом за 1997-2007 г.г. свидетельствуют о признании научной общественностью, государством как научных, так и практических результатов, достигнутых его специалистами за последнее время, усилении вклада порошковой металлургии, как сложившейся отрасли, ее научного лидера – Института порошковой металлургии в развитие экономики Беларуси:

  • 1997 - Присуждение ГНПО ПМ и Институту Гран-при Европейской ассоциации порошковой металлургии за лучшую разработку – технологию производства коллекторов электрических машин.
  • 1997 - Присуждение Премии национальной академии наук Беларуси за монографию «Теория и практика электроимпульсного спекания» Белявину К.Е., Мазюку В.В., Минько Д.В., Шелегу В.К.
  • 2000 - Празднование 40-летия порошковой металлургии в Республике Беларусь. Награждение медалью Франциска Скарины заведующего отделением пористых материалов Института, д.т.н. Пилиневича Л.П.
  • 2001 - Присуждение Государственной премии Республики Беларусь в области науки и техники за разработки в области защитных порошковых покрытий Ильющенко А.Ф., Ивашко В.С., Манойло Е.Д.
  • 2006 – Награждение медалью Франциска Скарины за большой вклад в развитие порошковой металлургии и защитных покрытий, многолетнюю плодотворную научно-практическую деятельность и подготовку научных кадров директора Института порошковой металлургии А.Ф.Ильющенко


УДК 621.762
Институт порошковой металлургии НАН Беларуси. становление, развитие и перспективы
П.А. ВИТЯЗЬ Президиум НАН Беларуси, пр. Независимости 66, 220072 Минск, Беларусь
Отредактировано Автор 28.06.2008 г.