:: Достижения 1995-2018 годов

::Фото галерия трехмерных изделий
Мы работаем со следующими порошковыми композициями:
1. Метал -полимерные и биметаллические порошковые композиции; 2. Функционально-градиентные порошковые композиции 3. Порошковые композициии, традиционно используемые в технологии Саморапространяющегося Высокотемпературного Синтеза (СВС).
::Мезо и нано структуры при СЛС/П
Здесь представлены некоторые наши результаты по синтезу Мезо /Микро, Нано/ - Электро - Механических (МЭМ-НЭМ) устройств.
::Объемная лазерная наплавка
Здесь представлены некоторые наши результаты по синтезу функциональных и функционально-градиентных интерметаллидных структур
Стартовая страница Публикации

ШИШКОВСКИЙ И. В. работал в Самарском филиале ФИАН им. П.Н. Лебедева с 1982 по 2018 годы. В период с 1982 по 1993 годы работал в теоретическом секторе СФ ФИАН. В 1992 году защитил диссертацию к.ф.- м.н. на тему "Теоретическое моделирование физических процессов при лазерной закалке сталей" по специальности 01.04.07 (физика твердого тела) в ФИАН (г. Москва)

С 1993 года перешел на экспериментальную работу в лабораторию технологических лазеров, где стал одним из инициаторов нового направления лазерных технологий - аддитивного синтеза объемных изделий (3D печать). С 1995 года возглавил исследовательскую группу по аддитивным технологиям. К наиболее значимым достижением в период с 1995 по 2018 гг. можно отнести следующие результаты:

Созданы фундаментальные основы формирования функционально-градиентных мезо- и микро- структур и изделий с уникальными физико-механическими и химико-биологическими свойствами. По результатам совокупности исследований сформировано новое для РФ научное направление - "in-situ синтез материалов в аддитивных технологиях" и изучены физические и физико-химические закономерности, общие для совокупностей процессов Селективного Лазерного Спекания/Плавления (СЛС/П) порошковых (в том числе реакционно-способных) композиций. Результатом этих исследований стала защита диссертации д.ф.- м.н. на тему "Селективное лазерное спекание и синтез функциональных структур" по спецальности 01.04.17 (хим. физика, вкл. физику горения и взрыва) в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (Черноголовка, Моск. обл.), создана экспериментальная установка для СЛС/П, запатентованы новые порошковые композиции и оригинапьные подходы, получены многочисленные гранты и награды (см. ниже).

Основные результаты работы были получены как методами математического моделирования, так и экспериментальными исследованиями, на базе впервые в России (1998 г.) разработанного, спроектированного и созданного при непосредственном участии Шишковского И. В. экспериментального стенда для СЛС, оснащенного программно-аппаратным комплексом по управлению процессами графического представления данных по геометрии объемного изделия, самого послойного СЛС и его интерактивной диагностики (2003-2004 гг).

Впервые построена самосогласованная континуальная физическая модель взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с порошковыми композициями, пригодная как для случая лазерного жидкофазного спекания, так и для контролируемого ЛИ совмещения процессов СЛС и самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в реакционно способных порошковых смесях в процессе лазерного синтеза объемных изделий (ЛСОИ). Она включает анализ процессов поглощения и рассеяния ЛИ в порошковой среде, определение теплофизических характеристик используемых композиций, их реологические свойства и теоретическую тепловую модель процесса СЛС (2003-2005 гг).

Построена теоретическая модель объемной лазерной наплавки ультрадисперсных порошков для ЛСОИ, позволяющая определить траектории и скорости движения микрочастиц при совместном истечении газа с частицами из сопла в поле силы тяжести в зависимости от угла подачи совместно с решением уравнений их нагрева и расплавления в поле ЛИ (2002 г).

Разработаны и апробированы методики определения оптических и теплофизических свойств порошковых композиций, предложенных для СЛС; методика исследования пористой структуры поверхности на основании фрактального подхода; методические рекомендации по поиску оптимальных режимов послойного СЛС; структурно - чувствительная методика измерения удельного электросопротивления и исследования эффекта памяти формы (ЭПФ) на ее основе в пористых образцах. (1996-2001 гг)

Впервые предложены, апробированы в ряде приложений и запатентованы новые металл - полимерные (МПК) и биметаллические порошковые композиции (БПК) для технологии СЛС. Синергетизм нескольких физических процессов (лазерной обработки и жидкофазного спекания - в случае МПК; лазерного спекания и процесса пайки - в случае БПК) в совокупности с проведением дополнительной инфильтрации и отжига спеченных изделий (пост - обработка), позволили реализовать новые степени свободы в управлении параметрами объемных изделий с таким соотношением их физико-механических и физико-химических свойств, которые были недостижимы ранее (1995-1999 гг).

Впервые предложено и в едином технологическом процессе экспериментально реализовано контролируемое энергией лазера совмещение процессов СЛС и СВС с использованием следующих порошковых композиций: смеси металлов для синтеза интерметаллидов систем Ni - Ti, Cu/Ni - Al, Ti - Al, Fe - Ti; смеси оксидов металлов для синтеза керамик TiO2 - ZrO2 - PbO, Al(Al2O3) - Zr (ZrO2); смеси компонентов для синтеза бариевых гексаферритов и литиевых ферритов - шпинелей из BaO2 - Fe2O3 - Cr2O3 - Fe, Li2CO3 - Fe2O3 - Cr2O3 - Fe (2004-2007 гг).

Впервые экспериментально показана и защищена патентом принципиальная возможность синтеза пористых объемных изделий из ФГМ и пористых мезо структур методом СЛС путем послойного изменения концентрации компонент или моделированием структуры порового пространства (2006-2008 гг).

Развиты подходы по СЛС/П биосовместимых материалов (титан, никелид титан /нитинол/, биоразлагаемые полимеры) и предложены оригинальные пути использования объемных изделий из этих материалов для медицинских приложений (2008-2012 гг).

Впервые предложено и подробно исследованы условия послойного синтеза функциональных и функционально - градиентных объемных изделий методами СЛС/П полимерных порошков с добавками наночастиц парамагнитных FexOy, NiOy (x, y = 1..3) и биосовместимых ZrO2, Al2O3, TiO2 оксидов и гидроксиаппатита для приложений в химическом катализе и медицине, в том числе с заданной намагниченностью (2013-2015 гг).

Впервые предложенно использование аддитивных технологий (3D лазерная наплавка, селективное лазерное плавление) для конструирования (in situ) микроструктуры и свойств функциональных и градиентных сплавов. Комбинаторным методом моделирования нами были впервые изготовлены многослойные изделия в интерметаллидных системах Ti-Al, Ni-Al, Ti-Ni-Al, Ti-Fe, Fe-Al, NiCr-Ti, NiCr-Al. Слои представляли собой смеси двух (иногда трех) материалов с изменением состава исходной порошковой композиции от слоя к слою в пропорции (90:10, 80:20, 70:30 и т.д. по объему) и с учетом их фазовых диаграмм (2011-2014 гг).

Комбинаторный подход был впервые нами апробирован на градиентных металломатричных композитах (ММК) на основе титановой, никелевой и/или кобальтовой матрицы, с увеличением от слоя к слою добавки нанокерамик (Al2O3, TiC, TiB2, WC) (2014-2017 гг). В некоторых случаях нами рекомендовано дополнительно прогревать исходную смесь и/или подложку для уменьшения градиентов температур в объеме изделия, снижения термических напряжений и склонности к расслоению. Развитый нами в (2011-2017 гг) комбинаторный метод является эффективным инструментом по обнаружению и конструированию новых сплавов для целей аддитивного производства (АП), изучения структуро- и фазо- образования в неравновесных условиях 3D лазерного синтеза, и предсказания других перспективных ММК и жаропрочных сплавов. Это абсолютно новый и принципиальный результат не только для промышленности РФ, но и в целом, для мировой индустрии АП. См. научно-популярное изложение в журнале - Станкоинструмент, №3, 2017 с. 38-49. doi:10.22184/24999407.2017.8.3.38.49

В рамках работ СФ ФИАН и СамГТУ по Федеральной программе "Интеграция науки и высшего образования", Шишковским И.В. адаптирован для преподавания интерактивный ИНТЕРНЕТ - курс "Введение в технологии быстрого прототипирования" (1998 г) . Курс может быть рекомендован также слушателям факультетов повышения квалификации управленческого персонала в качестве введения и ознакомления с передовыми технологиями конструирования (CAD-CAE) и быстрого прототипирования (лазерная стереолитография, селективное лазерное спекание, объемная лазерная наплавка, и проч) деталей машин или новой техники в различных отраслях промышленности.

Гранты и награды:


::СФ ФИАН версия 5.0 --> ::design by © Игорь В. Шишковский, 2019