სსიპ - ფერდინანდ თავაძის მეტალურგიისა და მასალათმცოდნეობის ინსტიტუტი
LEPL - FERDINAND TAVADZE METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE INSTITUTE
ბორშემცველი და კომპოზიციური მასალების ლაბორატორია № 1

ლაბორატორია ჩამოყალიბდა 1958 წელს ბორისა და მისი ნაერთების მიღებისა და მათი თვისებების გამოკვლევის მიზნით.

 

ლაბორატორიაში შესრულებული სამუშაოები: 

  • ბუნებრივი იზოტოპური შემადგენლობის ქიმიურად სუფთა ბორისა და 10B და 11B სტაბილური იზოტოპებით მოდიფიცირებული მონო- და პოლიკრისტალების მიღება და თვისებების კვლევა. ელექტრონსხივური უტიგელო ზონური დნობით პირველადაა მიღებული ბორისა და მისი იზოტოპების მაღალი სისუფთავის β-რომბოედრული მოდიფიკაციის მონოკრისტალები.

 

ბორშემცველი და კომპოზიციური მასალების ლაბორატორია № 1   ბორშემცველი და კომპოზიციური მასალების ლაბორატორია № 1

 

  • ბორისა და მისი იზოტოპების სხვადასხვა დისპერსულობის ფხვნილების სახით მიღების ტექნოლოგიის მეცნიერული საფუძვლების დამუშავება.
  • თვითგავრცელებადი მაღალტემპერატურული სინთეზით ბორშემცველი არაორგანული ნაერთებიდან ელემენტარული ბორის, ბორის კარბიდისა და ბორის ნიტრიდის, აგრეთვე, ბორის ფუძეზე კომპოზიტური კერამიკული მასალების მიღების ტექნოლოგიური პარამეტრების დადგენა. დადგენილია ბორის, მისი ნაერთების (ბორის კარბიდი, ბორის სუბოქსიდი და სხვა) და მათ ფუძეზე შექმნილი შენადნობების და კომპოზიტების ფიზიკურ-ქიმიური, ელექტროფიზიკური, თერმოდინამიკური და მექანიკური თვისებების ადრე უცნობი მახასიათებლები. აღმოჩენილია კრისტალურ ბორში ამორფიზაციის, ფორმის მახსოვრობის და იზოტოპური ეფექტები. შემოთავაზებულია ამორფული მოდიფიკაციისა და გამდნარი ბორის აღნაგობის მოდელები.
  • β-რომბოედრული ბორის ერთი ან რამდენიმე ელემენტით ლეგირების პირობებში p- და n-ტიპის ნახევრადგამტარული მასალების მიღება და მათი თერმოელექტრული თვისებების პროგნოზირების შესაძლებლობის დადგენა ნივთიერების სტრუქტურული პარამეტრებისა და ელექტრონული სპექტრის გამოთვლის კვაზიკლასიკური მეთოდის გამოყენებით.

 

ბორშემცველი და კომპოზიციური მასალების ლაბორატორია № 1 

 

  • ლითონური და არალითონური ნადნობების სიმკვრივისა და ზედაპირული თვისებების კვლევა ორიგინალური მეთოდებითა და დანადგარებით. ლითონური ნადნობების გეომეტრიული მოდელის დახვეწა, ლითონური ხსნარის ჭარბი მოცულობის, შერევის თერმოდინამიკური ფუნქციების, ნადნობების ზედაპირული თვისებების და სხვა თერმოდინამიკური მახასიათებლების გამოთვლის მიზნით.
  • თხევადი მდგომარეობიდან ზემაღალი სიჩქარით გადაცივების მეთოდით ბორის და ბორშემცველი ლითონური შენადნობების ულტრადისპერსულ, ნანოკრისტალურ და ამორფულ მდგომარეობებში მიღება.
  • ულტრადისპერსიული მასალების მიღება. გასული საუკუნის სამოცდაათიანი წლებიდან ლაბორატორიაში დაიწყო დისპერსულად განმტკიცებული კომპოზიტური მასალების მიღება და მათი ფიზიკურ-მექანიკური თვისებების კვლევა. წვრილდისპერსული მასალების მისაღებად დამუშავდა მათი ხსნარებიდან გაფრქვევისა და შემდეგ სელექტური აღდგენის მეთოდი, რის შედეგადაც მიიღება წვრილდისპერსული კომპოზიტი. ამ პროცესში ლითონური მატრიცა მდიდრდება არალითონური (ოქსიდები, ნიტრიდები და სხვა) მაღალდისპერსული ჩანართებით, რაც ზრდის მატრიცის სიმტკიცის ზღვარს მისი პლასტიური თვისებების შენარჩუნების პირობებში.
  • სალი შენადნობების მიღება ნანოკრისტალურ მდგომარეობაში. დამუშავებული ტექნოლოგიით მიღებული სალი ლითონკერამიკული შენადნობები (WC + Co, TiC + Ni, B4C + CuMn და სხვა) და ნანო ფხვნილები მომგებიანად განსხვავდება ტრადიციული ტექნოლოგიებით მიღებული ანალოგიური მასალებისაგან. მიღებული ფხვნილების კომპაქტირებისათვის დამზადებულია ნაპერწკლურ-პლაზმური სინთეზირების დანადგარი, რომელიც გამორიცხავს კომპაქტირების პროცესში საწყისი ნანონაწილაკების კოაგულაციას. შედეგად, ახალი ტექნოლოგიით მიღებული სალი მასალების საექსპლუატაციო თვისებები სულ მცირე 10 – 15 %-ით უმჯობესდება, ხოლო ენერგეტიკული დანახარჯები მნიშვნელოვნად მცირდება.
  • თითბერისა და რკინის ფუძეზე ჰექსაგონალური ბორის ნიტრიდით მოდიფიცირებული ცვეთამედეგი კომპოზიტური მასალების დამუშავება. ნაჩვენებია, რომ ხახუნის მოდიფიკატორი – h-BN – ცვლის ცვეთის მექანიზმს დამუშავებულ კომპოზიტურ მასალებში და მნიშვნელოვნად (4 – 6-ჯერ) აუმჯობესებს ცვეთამედეგობას.

 

ლაბორატორიაში მიმდინარე სამუშაოები:

  • ბორის კარბიდისა და ტიტანის დიბორიდის ფუძეზე და სხვადასხვა მოდიფიკატორების გამოყენებით კომპოზიყური მასალების მიღება ნანოკრისტალურ მდგომარეობაში და მათი სტრუქტურისა და თვისებების კვლევა. სამუშაოს მიზანია კერამიკული და ლითონკერამიკული კომპოზიტური მასალების შექმნა სისალისა და ბზარმედეგობის ოპტიმალური თანაფარდობით.
  • ორგანული მაღალნახშირბადიანი ნაერთების თერმული დისოციაციით ჟანგბადის დაბალი პარციალური წნევის პირობებში ნახშირბადის ნანომილაკების, ნანობოჭკოების, ფერომაგნიტური ელემენტებით დოპირებული ნახშირბადის ნანოფხვნილების (კლასტერული მაგნიტური ნახშირბადის) მიღება ორგანული და არაორგანული პრეკურსორების სუსპენზიური ხსნარების გამოყენებით. სამუშაოს მიზანია ეკოლოგიურად უსაფრთხო და ეკონომიკურად ხელსაყრელი მეთოდით ნახშირბადისა და ბორის ნიტრიდის ნანომილაკების, ნანობოჭკოების, ნანოფირებისა და სუფთა და ლითონშემცველი კლასტერების მიღების ტექნოლოგიის დამუშავება და ალტერნატიულ ენერგეტიკასა და მედიცინაში მათი გამოყენების შესაძლებლობების დადგენა.
  • დაბალლეგირებული ფოლადების მოდიფიცირებისათვის ნანოკრისტალური ლითონური და ლითონკერამიკული კომპოზიტების მიღება და მათი სტრუქტურისა და მექანიკური თვისებების კვლევა. სამუშაოს მიზანია ნანოკრისტალური ლითონკერამიკული კომპოზიტებით მოდიფიცირებითა და მიკროლეგირებით დაბალლეგირებული ფოლადების საექსპლუატაციო და სამომხმარებლო თვისებების გაუმჯობესება. სამუშაო სრულდება ფერდინანდ თავაძის მეტალურგიისა და მასალათმცოდნეობის ინსტიტუტის არაორგანული მასალების ქიმიური და ფიზიკურ-ქიმიური ანალიზის ლაბორატორიასთან თანამშრომლობით.
  • მოხახუნე ზედაპირებზე ხახუნის პროცესების მართვის მიზნით სხვადასხვა სახის ნანოკომპოზიტების (BN, Fe–Ni–Al2O3, Fe–Mo–Al2O3) მიღება და კვლევა. სამუშაოს მიზანია მოხახუნე ზედაპირებზე სტრუქტურული ცვლილებებისა და დაზიანების ინტენსივობის შემცირება და საექსპლუატაციო მახასიათებლების გაუმჯობესება ნანონაწილაკების შემცველი ლითონური დანაფარის ფორმირებით. სამუშაო სრულდება ფერდინანდ თავაძის მეტალურგიისა და მასალათმცოდნეობის ინსტიტუტის არაორგანული მასალების ქიმიური და ფიზიკურ-ქიმიური ანალიზის ლაბორატორიასა და რაფიელ დვალის მანქანათა მექანიკის ინსტიტუტის მანქანათა დინამიკის განყოფილებასთან თანამშრომლობით.

 

ლაბორატორიაში შესრულებული სამეცნიერო საგრანტო პროექტები 

  • ISTC–G–402. ხელსაწყოებში, კოტეინერებში, დანაფარების მასალებში და ბირთვიული უსაფრთხოების სხვა მოყობილობებში გამოყენებისათვის 10B и 11B მონოიზოტოპებით გამდიდრებული მონო- და პოლიკრისტალური ბეტა-რომბოედრული ბორის მიღება. Preparation of single and polycrystalline 10B and 11B monoisotepes of beta-rhombohedral boron for usage in devices, containers, covering materials, and other nuclear safety facilities. 2001 – 2004.
  • STCU–4398. ექსტრემალურ პირობებში მომუშავე ხახუნის წყვილებისათვის საკონსტრუქციო კერამიკის დამუშავება ბორის კარბიდის ფუძეზე. Development of structural ceramics based on boron carbide for friction units working under extreme conditions. 2009 – 2011.
  • STCU–4600. ვოლფრამის, ტიტანისა და ბორის კარბიდების ფუძეზე ნანოკრისტალური სალი შენადნობები; Tungsten-, titanium- and boron carbide-based nanocrystalline hardmetals. 2009 – 2011.
  • სესფ–481. ნანოკრისტალური სალი შენადნობები ვოლფრამისა და ტიტანის კარბიდების ფუძეზე. Tungsten- and titanium carbide based nanocrystalline hardmetals. 2009 – 2011.
  • STCU–P563. რადიაციულად მდგრადი საკონსტრუქციო კერამიკის დამუშავება ბორი-11 იზოტოპით გამდიდრებული ბორის კარბიდის ფუძეზე. Development of radiation resistant structural ceramic materials based on boron carbide enriched in isotope boron-11. 2015 – 2016.

 

კომერციული წინადადებები:

  • ლაბორატორია მზად არის დამკვეთის მოთხოვნათა მიხედვით დაამზადოს სალი, ფრიქციული, ანტიფრიქციული და ელექტროსაკონტაქტო (მათ შორის ნანოკრისტალური) მასალების პილოტური ნიმუშები.

ლაბორატორიის პერსონალი
თამაზ გორთამაშვილი
ინჟინერი (შტატგარეშე)
გურამ მიქაბერიძე
მკვლევარი სპეციალისტი (შტატგარეშე)
14-11-2016    ნანახია: 6 398-ჯერ