Главная > Лаборатории > Лаборатория СВС-новых материалов
Лаборатория СВС-новых материалов
История
В 1987 году в структуре вновь образованного Казахского межотраслевого научно-технического центра СВС был создан отдел СВС-огнеупоров, который включал в себя три производственных сектора и одну исследовательскую лабораторию, с общим количеством более 50 сотрудников. Лаборатория СВС-огнеупоров организована в 1988 году.Руководителем исследовательской лаборатории был назначен к.т.н. Исмаилов М.Б. В 1992 году им была успешно защищена
докторская диссертация.
С апреля 1994 года лабораторией руководил к.х.н., доцент Е.Е.Дильмухамбетов. В это время исследуются фундаментальные закономерности твердофазного металлотермического горения различных оксидных систем, определяются физико-химические свойства продуктов СВС, представляющих интерес для создания огнеупорных материалов. В 2008 году коллективом лаборатории была выполнена работа по гранту Американского фонда гражданских исследований (СRDF), результатом которой стала разработка высокоуглеродистого СВС-материала для футеровки индукционных печей.
После структурных изменений и реорганизационных мероприятий, проведенных в Институте в июне 2011 года, лаборатория переименована в лабораторию СВС-новых материалов, заведующим назначен к.х.н. Фоменко С.М.
В составе лаборатории на постоянной основе работают два кандидата наук, один PhD, триPhDдокторанта, один магистрант.
Описание лаборатории
Сфера исследований:
В Лаборатории СВС-новых материалов ведутся исследования по следующим направлениям: разработка научных и практических основ повышения термической стойкости и износостойкости и исследование температурных напряжений в огнеупорах для производства нового вида термостойких изделий. В последние годы ведутся исследования по разработке технологических основ синтеза электрокабелей (электропроводов) методом горения (твердофазный), которые могут применяться для изготовления электропроводов и электрокабелей для использования их в космической технике; исследование характеристик экспериментальных образцов смесевого твердого ракетного топлива (НИР с грифом «ДСП»).
Основные задачи:
- Разработка практических основ повышения термической стойкости и износостойкости и исследование температурных напряжений в огнеупорах для производства нового вида термостойких изделий.
- Установление основных закономерностей синтеза диборида магния и влияние допирующих добавок на его сверхпроводящие свойства и разработка упрощённого метода получения диборида магния с улучшенными сверхпроводящими характеристиками в режиме СВС, снижение энергоёмкости и временных затрат на его получение.
- Исследование характеристик экспериментальных образцов смесевого твердого ракетного топлива (НИР с грифом «ДСП»).
Научные достижения и публикации
1. Akishev, A.K., Fomenko, S.M., Tolendiuly, S. Effect of Refractory Thermal Stresses and Parameters on Development of the Internal Temperature Field. Refractories and Industrial Ceramics, 2020, V60, P.561-565. https://doi.org/10.1007/s11148-020-00407-1
2. Fomenko, S.M., Akishev, A., Tolendiuly, S. Thermal Flows Influence on the Change of Temperature Stresses in Surface and Inner Layers of Refractories. The 10th International Conference on Key Engineering Materials, Madrid, Spain, 2020, M1-0108.
3. Fomenko, Sergey, Tolendiuly, Sanat, Akishev, Adil. Synthesis of Carbon-Containing Composites In Solid-Phase Combustion Mode. The 10th International Conference on Key Engineering Materials, Madrid, Spain, 2020, M1-0109-A.
4. Fomenko, S.M., Akishev, A., Tolendiuly, S. Thermal Flows Influence on the Change of Temperature Stresses in Surface and Inner Layers of Refractories. Materials Today: Proceedings, 2020. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.198
5. Tolendiuly, S., Fomenko, S.M., Abdulkarimova, R., Akishev, A. Synthesis and superconducting properties of the MgB2@BaO composites. Inorganic and Nano-Metal Chemistry, 2020, Vol.50, P.349-353.
6. Fomenko, S.M., Tolendiuly, S., Akishev, A.Kh., Almagambetov, M., Yeskendirov, R. The Technology for Producing Refractory Products Based Metallurgical Production Waste. AIP Conference Proceedings 2380, 040003, 2021. https://doi.org/10.1063/5.0058302
7. Tolendiuly, S., Fomenko, S.M., Akishev, A. Study of Physico-Chemical Properties of Refractory Materials Synthesized from Metallurgical Waste. 11th International Advances in Applied Physics & Materials Science Congress & Exhibition (APMAS 2021), Turkey, 2021, P.34.
8. Fomenko, S.M., Tolendiuly, S., Akishev, A. The development of Manufacturing Technology of Refractory Products from Waste of Ferrochrome Production. 11th International Advances in Applied Physics & Materials Science Congress & Exhibition (APMAS 2021), Turkey, 2021, P.101.
9. Sergey M. Fomenko, Sanat Tolendiuly, Adil Akishev, Ahmet Turan, Roza Abdulkarimova. Investigation of Thermal and Mechanical Properties of Refractory Materials Produced from Metallurgical Waste. Materials Science Forum, 2022, 1053, P.410-415.
10. Sergey M. Fomenko, Sanat Tolendiuly, Ahmet Turan, Adil Akishev. Production of Refractory Bricks through Combustion Synthesis from Metallurgical Wastes. Sustainability – Switzerland, MDPI Open Access Publishing.
11. Sanat Tolendiuly. Synthesis of YBaCuO superconducting composites by combustion method. International Conference on Materials Science & Engineering, Materials Science 2023, UAE, Dubai.
12. Sergey Fomenko. Effect of Mechanical Activation on The Yield of Superconducting Phase of YBaCuO Superconductor Obtained by Combustion Method. International Conference on Materials Science & Engineering, Materials Science 2023, UAE, Dubai.
13. S. Fomenko, A. Akishev, S. Tolendiuly, A. Turan, N. Rahim, R. Abdulkarimova, U. Çınarlı. Investigation of thermal properties of carbon-containing composites obtained by solid-state combustion. South African Journal of Chemical Engineering, 2023, Vol.46, P.343-350. https://www.sciencedirect.com/journal/south-african-journal-of-chemical-engineering/vol/46/suppl/C
14. Tolendiuly, S., Sovet, A., Fomenko, S. Effect of Doping on Phase Formation in YBCO Composites. Journal of Composites Science, 2023, V.7, P.517. https://doi.org/10.3390/jcs7120517
15. Төлендіұлы, С., Совет, Ә., Садыков, М., Фоменко, С., Акишев, А., Бекджанова, М., Камунур, К., Абишева, А., Рахым, Н. Влияние параметров механоактивации на формирование сверхпроводящей фазы в YBCO композите. Горение и плазмохимия, 2024, 22(3), P.241-250. https://doi.org/10.18321/cpc22(3)241-250
16. Tolendiuly, S., Nur-Akasyah, J., Fomenko, S., Turan, A., Assylkhan, S., Abisheva, A. High-Temperature Synthesis of Superconducting MgB2 Materials in a Centrifuge. Journal of Composites Science, 2024, V.8, P.267. https://doi.org/10.3390/jcs8070267
17. Tolendiuly, S., Sovet, A., Fomenko, S., Rakhym, N., Sadykov, M., Asylkhan, Sh., Bolatzhan. Study of the influence of carbon nanotubes on the superconducting properties of YBCO composite. J. Phys.: Conf. Ser., 2024, 2845 012042. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2845/1/012042
Патенты
1. Патент на изобретение РК № 35695 от 01.04.2021 г. Способ получения огнеупорного углеродсодержащего материала. Опубл. 03.06.2022 г., бюл. № 22.
2. Патент на изобретение в Федеральном институте интеллектуальной собственности Российской Федерации № 2776253 от 15.07.2022 г. Способ получения огнеупорного углеродсодержащего материала. Фоменко С.М., Акишев А., Толендиулы С., Абдулкаримова Р.Г., Алмагамбетов М.С.
Основные проекты и исследования
АР05134808 «Исследование, разработка стойких к термическим напряжениям и химической эрозии огнеупорных изделий-конструкций для футеровки наиболее ответственных участков тепловых агрегатов»
Сроки реализации: 2018–2020
Научный руководитель: канд. хим. наук, асс. проф. Фоменко С.М.
Цели: Исследование на микро- и макроуровне термонапряжений при воздействии тепловых потоков в структурных элементах огнеупорных материалов, разработка защитных химически стойких к эрозии материалов в режиме СВС.
Результаты:
- Разработаны экспериментальные установки для определения удельных тепловых потоков и методы расчёта температурных напряжений.
- Установлено, что уменьшение размера стороны рабочей поверхности огнеупора сохраняет целостность структуры и термостойкости изделий.
- Разработана методика исследования температурного поля огнеупорных изделий, а также элементы рабочей поверхности, согласующиеся с численными значениями Фибоначчи.
- Установлено образование карбидов и ценных компонентов при СВ-синтезе хромитового и ильменитового концентратов, повышающих термостойкость огнеупоров.
- Разработаны огнеупорные набивные массы и обмазки, в основу которых входят хромитовый, цирконовый, ильменитовый концентраты; графит, кремний, алюминий и сульфат магния. Эта масса в качестве кладочного раствора кирпичной кладки успешно испытана при футеровке вращающейся обжиговой печи производства керамзита ТОО «Производственное объединение QazKer».
- Предварительные двухмесячные эксплуатационные испытания участка печи, выполненного из предложенного состава, позволили значительно повысить износостойкость кирпичной кладки в условиях повышенных тепловых потоков и температурных напряжений при ведении технологического процесса производства керамзита.
- ТОО «ПО QazKer» по результатам испытаний принято решение использовать технологические принципы формирования футеровки на основе наших разработок.
- Работа позволила получить положительное заключение на регистрацию охранного документа.
- Область применения: Чёрная, цветная металлургия, химическая промышленность, цементное производство.
АР08857429 «Разработка технологии получения огнеупорных материалов в режиме твердофазного горения и реакционного спекания из отходов металлургических производств»
Сроки реализации: 2020–2022
Научный руководитель: канд. хим. наук, асс. проф. Фоменко С.М.
Цели: Получение безобжиговых и обжиговых огнеупорных материалов из отходов металлургических производств, приближенных по свойствам к огнеупорам общего назначения по прочности, огнеупорности и термостойкости.
Результаты:
- Рассчитаны и исследованы составы безобжиговых и обжиговых огнеупорных масс, содержащие отходы производства феррохрома АО «АЗФ».
- Сделана оценка огнеупорности составов исследуемых отходов согласно их химического, минерального состава.
- Разработаны оптимальные составы углеродсодержащих композитов с наилучшими теплофизическими характеристиками.
- Разработана технологическая схема производства СВС-углеродсодержащей огнеупорной массы.
- Испытания показали, что разработанные углеродсодержащие СВС-огнеупоры на основе кека с добавками магнезита при твердофазных алюмотермических процессах горения позволяют значительно снизить температуру обжига изделий, уменьшить легкоплавкую минеральную составляющую шихты, понизить смачиваемость материала шлаками.
- Подтверждена перспективность использования отходов АО «АЗФ» для производства огнеупоров актом проведённых испытаний опытной партии углеродсодержащих СВС-огнеупоров в условиях плавильного цеха АО «АЗФ» и физико-химическими исследованиями после их производственно-технологических испытаний.
- Область применения: Разработанные углеродсодержащие огнеупоры с высокими антиоксидантными свойствами предназначены для использования в металлургии для футеровки печей, конвертеров, миксеров, ковшей, леток.
АР19677755 «Исследование и разработка оптимального метода синтеза сверхпроводниковых композитов космического и энергетического назначения»
Сроки реализации: 2023–2025
Научный руководитель: PhD, асс. профессор Төлендіұлы С.
Цели: Изучение и анализ влияния параметров механоактивации на формирование сверхпроводящей фазы в YBCO композите. Исследование влияния различных модифицирующих микродобавок на структуру и свойства полученных образцов.
Результаты:
- Исследовано влияние параметров механической активации на процесс формирования сверхпроводящей фазы YBCO в композиционных материалах.
- Введение механической активации исходных компонентов перед термообработкой позволило существенно интенсифицировать фазовые превращения и сократить продолжительность синтеза.
- Композиты на основе YBCO допированы микрочастицами алюминия, никеля и железа.
- Установлено, что исходное соотношение зелёных компонентов, термообработка и время выдержки напрямую влияют на качественное и количественное формирование полезной сверхпроводящей фазы Y123, что в свою очередь влияет на основные сверхпроводящие свойства конечного материала.
- Область применения: Использование сверхпроводящих композитных материалов охватывает создание мощных магнитных систем, передовых энергетических технологий, квантовых детекторов, а также разработку инновационных технологий для хранения и обработки данных при низких температурах. Синтез электрокабелей (электропроводов) методом горения (твердофазный), которые могут применяться для изготовления электропроводов и электрокабелей для использования в космической технике, в частности, в качестве замены традиционных проводов в космических аппаратах и авиастроении.
Перспективные разработки и инновации
Проект «Исследование и разработка оптимального метода синтеза сверхпроводниковых композитов космического и энергетического назначения» содержит инновационный метод, основанный на применении комбинированной технологии твердофазного синтеза совместно с механической активацией для повышения эксплуатационных характеристик сверхпроводящих композитов. На данный момент технология находится на стадии прототипа. Сферы применения данной разработки включают энергетическую и космическую сферу. В ближайших планах — завершение пилотных испытаний и доработка технологии до полупромышленного применения.
Одним из перспективных направлений исследований лаборатории является разработка высокоэнергетических материалов для компонентов смесевого ракетного топлива, для метео-ракет и ракет-носителей сверхлёгкого класса. Работы ведутся совместно с ТОО «АлмаДК» под общим руководством АО «Национальный центр космических исследований и технологий».
Команда
Фоменко Сергей Михайлович – кандидат химических наук, ассоциированный профессор, заведующий лабораторией СВС-новых материалов.
Научные интересы: Химическая физика, СВ-синтез, технология композиционных материалов.
Достижения: Имеет более 100 научных публикаций. Был научным консультантом докторской диссертации Саната Төлендіұлы. Имеет огромный опыт руководства научными проектами (5 проектов успешно завершены), в том числе выполняемых совместно с представителями АО «Национальный центр космических исследований и технологий». h-индекс: 5.
Контакты: exotherm@yandex.ru, тел.: +7 (777) 235-05-55
Төлендіұлы Санат – PhD, ассоциированный профессор, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Композиционные материалы, сверхпроводники различного типа.
Достижения: Магистр техники и технологий по специальности космическое материаловедение. В 2017 году успешно защитил докторскую диссертацию PhD по теме «СВ-синтез сверхпроводников на основе диборида магния допированных микрочастицами». Прошёл продолжительные научные стажировки в University of Brownsville (2015, Texas, USA), Institute of Physics (2016, Warsaw, Poland), University of Cambridge (2017, Cambridge, UK), Universiti Sains Malaysia (2023, Penang, Malaysia). Имеет более 70 научных публикаций. h-индекс: 5.
Контакты: sanat_tolendiuly@mail.ru, тел.: +7 (707) 816-61-21
Родивилов Сергей Михайлович – ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Химическая физика, процессы горения, технология композиционных материалов, органическая химия, химические процессы и реакции.
Достижения: Автор и создатель множества прототипов нестандартного оборудования для исследований. Имеет более 30 публикаций.
Контакты: rsm5900@mail.ru, тел.: +7 (777) 260-13-54
Акишев Адиль – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник.
Научные интересы: Огнеупорные и композиционные материалы, химическая инженерия, ракетные топлива различного класса.
Достижения: Обладает более чем 45-летним опытом работы в научных организациях (Институт металлургии и обогащения, Институт химии и катализа, Национальный центр космических исследований и технологий и т.д.). Имеет более 80 публикаций. h-индекс: 4.
Контакты: adilak1943@gmail.com
Совет Айгерим – PhD кандидат, старший научный сотрудник, постдокторант Energo University.
Научные интересы: Сверхпроводящие композиты на основе YBCO.
Достижения: Магистр в области инженерной физики. Проходила зарубежные стажировки: две недели в Институте Физики (Польша) под руководством доктора П. Ивановского, четыре недели в Yalova University (Турция) под руководством доктора А. Турана. Имеет около 10 публикаций. h-индекс: 1.
Контакты: sovet.aygerim@gmail.com
Рахым Нурсултан – PhD докторант по специальности «Материаловедение и технология новых материалов», научный сотрудник.
Научные интересы: Композиционные сверхпроводящие провода, твердофазное горение.
Достижения: Магистр технических наук в области космической техники и технологий. Прошёл месячную научную стажировку в Universiti Sains Malaysia под руководством Jaafar Nur-Akasyah. Имеет более 10 публикаций.
Контакты: nurik_10_96@list.ru
Бекджанова Марина Тайтюреновна – научный сотрудник.
Научные интересы: Химическая технология.
Достижения: Отличный исполнитель и экспериментатор. Имеет около 10 публикаций.
Контакты: marina-3112@mail.ru
Әсілхан Шарафхан – магистрант, младший научный сотрудник.
Научные интересы: Сверхпроводящие композиты космического назначения.
Достижения: Магистрант 2 курса по специальности «Космическая техника и технология» (Energo University). Имеет около 10 научных публикаций.
Контакты: Sharif29xxxx.10@gmail.com
Болатжан Қарақат – инженер лаборатории, PhD докторант 1 курса физико-технического факультета КазНУ им. аль-Фараби.
Научные интересы: Сверхпроводящие композиты на основе купратов, допированных микро- и наночастицами.
Контакты: Bolatzhan_karakat@live.kaznu.kz
Коллектив лаборатории СВС-новых материалов
Научное оборудование и технологии
Планетарная шаровая мельница
Модель: РМ 100, 2024
Применение: Для сверхтонкого измельчения материалов фарфоровыми или стальными шарами.
Пресс лабораторный гидравлический
Модель: ПЛГ-20, 2014
Применение: Для прессования смеси с усилием до 2000 кН и для проведения статического испытания на сжатие.
Муфельная печь
Модель: СНОЛ 7.2/1100, 2013
Применение: Для проведения термообработки (нагрев, обжиг, прокалка) до 1100ºС.
Прокатный роликовый станок
Модель: 370W 0.5 НР
Применение: Предназначен для прокатки проводов и тонких листов толщиной от 10 мм до 1 мм.
Оптический микроскоп
Модель: A12.1030-T
Применение: Для изучения поверхностной морфологии (микроструктуры) образцов.
Партнёрские связи и совместные проекты
К ключевым отечественным и международным связям относятся:
- Лаборатория СВС-новых материалов имеет тесное сотрудничество с турецкими коллегами (Стамбул, Турция), что расширяет научные и технические возможности исследований.
- В процессе выполнения НИР используется научная инфраструктура Yeditepe University (Турция, Стамбул), где проводятся исследования при руководстве PhD Ахмета Турана.
Награды и признание
Фоменко С.М. был награждён нагрудным знаком «ҒЫЛЫМДЫ ДАМЫТУҒА СІҢІРГЕН ЕҢБЕГІ ҮШІН» в 2023 году.
Акишев А. награждён грамотой «Aлғысы» МНВО РК в 2024 году.
Родивилов С.М. награждён Құрмет грамота АО «НЦ КИТ» ко Дню Республики в 2024 г.
Бекджанова М.Т. награждена Құрмет грамотасы МНВО в 2024 г.
Иная информация
Лаборатория оснащена современным оборудованием для проведения исследований в области СВС-новых материалов и готова к сотрудничеству с научными и промышленными партнёрами для решения актуальных задач в области огнеупорных и сверхпроводящих материалов, а также космических технологий.