Исследование структуры и свойств композиционного материала на основе СВМПЭ и частиц карбида бора, изготовленного методом СПС

В работе показано, что увеличение объемной доли частиц наполнителя в матрице СВМПЭ сопровождается снижением относительной плотности образцов и повышением их твердости по Шору Д. Температура СПС-консолидации композиционных образцов на плотность и твердость влияет несущественно. Частицы карбида бора в матрице СВМПЭ приводят к существенному приросту стабильной орторомбической фазы последнего. Минимальный износ имел композит с содержанием наполнителя 50 об. %, полученный при температуре 180 °С, дальнейшее увеличение содержания наполнителя сопровождается повышением износа.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 10
1. ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ
СВМПЭ И НАПОЛНИТЕЛЕЙ …………………………………………………………………. 12
1.1 Структура, свойства и области применения
сверхвысокомолекулярного полиэтилена………………………………………………….. 12
1.2 Методы консолидации порошкового СВМПЭ ……………………………. 17
1.2.1 Спекание в свободном состоянии ……………………………………….. 17
1.2.2 Горячее прессование…………………………………………………………… 19
1.2.3 Плунжерная экструзия ……………………………………………………….. 21
1.2.4 Ультразвуковое прессование ………………………………………………. 22
1.2.5 Искровое плазменное спекание (СПС) ………………………………… 24
1.3 Методы получения полимерных композитов ……………………………… 26
1.3.1 Метод смешивания в расплаве полимера …………………………….. 26
1.3.2 Метод механической активации …………………………………………. 27
1.3.3 Метод смешивания в жидкости …………………………………………… 28
1.3.4 Метод полимеризационного наполнения …………………………….. 29
1.4 Армирующие добавки композиционного материала на основе
СВМПЭ……………………………………………………………………………………………………. 31
1.4.1 Углеродные наполнители …………………………………………………… 31
1.4.2 Другие армирующие частицы …………………………………………….. 34
1.5 Вывод по разделу и постановка задач исследований …………………… 38
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ……………………………… 40
2.1 Материалы исследования …………………………………………………………… 40
2.2 Технология получения изделий ………………………………………………….. 41
2.3 Методика исследования …………………………………………………………….. 43
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ………………………………………………… 49
3.1 Исследование влияния температуры спекания на структуру и
свойства образцов из чистого СВМПЭ ……………………………………………………… 49
3.2 Исследование влияния температуры спекания на структуру и
свойства композиционных образцов на основе СВМПЭ и частиц B4C ……… 51
3.3 Результаты рентгенофазового анализа ……………………………………….. 55
3.4 Трибологические испытания композитов …………………………………… 57
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 61
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……… 61
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………. 61
4.1.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………….. 63
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………… 66
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………. 66
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка
графика проведения ……………………………………………………………………………… 67
4.3 Бюджет научно-технического исследования ………………………………. 70
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического
исследования ……………………………………………………………………………………….. 71
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования ………………… 72
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………….. 73
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……….. 74
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………. 74
4.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………. 75
4.3.7 Бюджетная стоимость НИР ………………………………………………… 75
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ….. 76
4.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности ……….. 76
4.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………. 77
4.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов
исполнения разработки …………………………………………………………………………. 78
4.5 Выводы по разделу ……………………………………………………………………. 79
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 83
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 83
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………… 86
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов …………………….. 86
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов …………………….. 92
5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………… 94
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………… 95
5.5 Вывод по разделу ………………………………………………………………………. 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 98
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ……………………………………………………………………… 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………….. 102
ПРИЛОЖЕНИЕ A ………………………………………………………………………………….. 114