КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ...
TRANSCRIPT
![Page 1: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/1.jpg)
КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ
ПОРОШКОВЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ
М.И. Алымов
ИМЕТ РАН, НИЯУ «МИФИ»
МИФИ 24 - 27 июня 2012
«ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
КОНСОЛИДАЦИИ МАТЕРИАЛОВ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ»
![Page 2: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/2.jpg)
Содержание доклада
1. Введение.
2. Получение нанопорошков.
2.1. Применение нанопорошков.
3. Консолидация нанопорошков.
3.1. Прессование.
3.2. Спекание.
3.3. Спекание под давлением.
4. Свойства порошковых наноматериалов.
5. Применение порошковых наноматериалов.
6. Выводы.
![Page 3: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/3.jpg)
ВИДЫ НАНОМАТЕРИАЛОВ
Многослойные
и волокнистые
материалы
Порошки
покрытия
пленкиОбъемные
материалы
Порошковая металлургия = получение порошков + консолидация порошков
R.W. Siegel, Proc. Of the NATO SAI, 1993, v.233, р.509
![Page 4: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/4.jpg)
Конструкционные наноматериалы – материалы, основное свойство
которых (способность сопротивляться механическим нагрузкам без
разрушения) определяется их наноструктурированностью и реализуется
за счет наличия в них наноразмерных элементов структуры, к которым
относятся зерна, выделения второй фазы, слоистые структурные
элементы и др.
Для конструкционных материалов определяющими являются
следующие свойства, которые характеризуют работоспособность и
долговечность деталей и конструкций:
- механические (прочность, пластичность, твердость, трещиностойкость,
сопротивление усталости, ползучести, длительная прочность и др.),
- технологические (обрабатываемость давлением, температурным
воздействием, режущим инструментом, свариваемость, литейные
свойства и др.),
-специальные служебные или эксплуатационные (жаропрочность,
жаростойкость, хладостойкость, износостойкость, коррозионная
стойкость, радиационная стойкость, устойчивость к статическим и
динамическим нагрузкам),
- а также уникальные сочетания высокой прочности и других свойств
(магнитных свойств, свойства памяти формы, биосовместимость и
бактерицидность и др.).Алымов М.И., КиН, 2012
![Page 5: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/5.jpg)
- наноструктурирование посредством прецизионной
термической и термомеханической обработки;
- наноструктурирование посредством фрагментации
структуры при интенсивной пластической
деформации;
- компактирование нанопорошков (порошковая
металлургия);
- объемное модифицирование расплавов;
- инжиниринг поверхности;
- закалка из расплава с последующей
кристаллизацией из аморфного состояния.
Основные методы получения конструкционных
наноматериалов
Алымов М.И., КиН, 2012
![Page 6: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/6.jpg)
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Компактирование
нанопорошков
Прессование и спекания.
Спекание под давлением
Металлические материалы,
керамика, керметы,
композиционные
материалы, полимеры
Кристаллизация
из аморфного
состояния
Кристаллизация объемно-
аморфизирующихся
сплавов.
Консолидация аморфных
порошков с последующей
кристаллизацией.
Аморфизующиеся
металлические материалы
Интенсивная
пластическая
деформация
Равноканальное угловое
прессование.
Деформация кручением при
высоких давлениях.
Всесторонняя ковка.
Металлические материалы
Алымов М.И., РНТ, 2006
![Page 7: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/7.jpg)
ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗА И СТАЛЕЙ
R.W.K. Honeycombe. The Australasian Engineer, 1962, v.54, № 8, p. 34
Пр
едел
пр
оч
ност
и,
ГП
а
15
10
5
0
тех
ни
ческ
и ч
ист
ое
жел
езо
жел
езо
посл
е н
ак
леп
а
пер
ли
тн
ые
ста
ли
ни
зкол
еги
ров
ан
ны
е
мар
тен
ситн
ые
ста
ли
ни
зкол
еги
ров
ан
ны
е
мар
тен
ситн
ые
ста
ли
посл
е Т
МО
патен
ти
ров
ан
ная
ста
ль
ная
пр
ов
ол
ок
а
ни
тев
ид
ны
е
кр
ист
ал
лы
жел
еза
Теоретическая прочность железа
нан
ок
ри
ста
лл
ич
еск
ая
ауст
ени
тн
ая
ст
ал
ь
![Page 8: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/8.jpg)
Attempts to produce and densify ceramic nanopowders started as early as
1968 [Morgan P.E.D.] These first efforts were related to sintering MgO to
achieve materials with superplastic behavior.
Morgan P.E.D. Superplasticity in Ceramics// Ultrafine-Grained Ceramics /
Ed. by J.J. Burke, L.R. Norman, and V. Weiss. – Syracuse: Syracuse University
Press, 1968. pp. 251–271.
In the 1980s, when nanopowder production was initiated on a larger scale,
attention was directed to nanopowder processing, as well.
First metal nanopowder compacts were obtained in 1983 in Russia
(Yakovlev E.N. a.o.).
Е.Н. Яковлев, Г.М. Грязнов, В.И. Сербин, В.Н. Лаповок, Л.И. Трусов
В.Я. Ганелин и др. Получение поликристаллов никеля с повышенной
твердостью путем прессования ультрадисперсных порошков.
Поверхность. Физика, химия, механика. 1983. №4, с. 138-141.
But the most remarkable progress in this direction began after the pioneer
scientific results of Professor H. Gleiter.
![Page 9: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/9.jpg)
Зависимость прочности от размеров образца
спеченного нитрида кремния
Hayashi S., Suzuki A., Fract. Mech. Ceram. 1992.
1 10 102 103 104 105
Эффективный объем, мм3
800
700
600
500
400
Пр
едел
пр
оч
ност
ь, М
Па
![Page 10: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/10.jpg)
Методы получения нанопорошков
1 - плазмохимический метод, 2 - электрический взрыв проводников,
3 - метод испарения и конденсации, 4 - левитационно-струйный метод,
5 - метод газофазных реакций, 6 - разложение нестабильных соединений,
7 - метод криохимического синтеза 8 - золь-гель метод,
9 - химико-металлургический метод,
10 - гидротермальный синтез,
11 - самораспространяющийся высокотемпературный синтез,
12 – механосинтез, 13 - электролитический метод,
14 - микроэмульсионный метод, 15 - жидкофазное восстановление,
16 - ударно-волновой (или детонационный) синтез,
17 - кавитационно-гидродинамический, ультразвуковой, вибрационный методы,
18 - метод получения нанопорошков диспергированием объемных материалов путем
фазовых превращением в твердом состоянии,
19 - методы воздействия различными излучениями,
20 – гидридно-кальциевый метод, 21 - технология конверсионного распыления.
![Page 11: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/11.jpg)
Соотношение между дисперсностью порошков и
производительностью метода
Алымов М.И. КиН, 2012
0 200 400
Размер частиц, нм
Пр
ои
звод
ите
льн
ост
ь, г/
ч
200
0
400
Левитационно-струйный метод
ЭВП
4
Плазмо-
химический
метод
Химико-
металлургический
800СВС
Гидриднокальциевый
метод
Метод испарения-
конденсации
![Page 12: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/12.jpg)
Трубчатая печь ИМЕТРОН
Предназначена для термообработки материалов в потоке газов. Съѐмная
газоплотная реторта имеет диаметр 60мм. Зона нагрева без градиента
температуры – 300мм обеспечивается тремя секциями нагревателей,
снабжѐнными программаторами температуры. Максимальная
температура – 1150 оС. Расход газа контролируется в диапазоне 5-130
литр/час. Время выхода на максимальную температуру – 60минут.
![Page 13: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/13.jpg)
Реторта для печи ИМЕТРОН
Кварцевая лодочка
H2
H2H2H2(прим.)
В атм.
Газоплотный объем
Кварцевая реторта
Газоподвод водорода
Восстанавливаемый порошок
Алымов, ФХОМ. 2005
![Page 14: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/14.jpg)
Высокотемпературная трубчатая печь
RHTH 120-600|/16 H2-4 (Nabertherm)
Максимальная температура 1600C
Рабочая труба длина 1440 мм, Внешний диаметр 120 мм, Внутренний диаметр
105 мм,
Обогреваемая длина 600 мм (Т=10C – 200 мм)
Нагревательные элементы Дисилицид молибдена
Поток газа Азот, аргон, водород
Внешние подключения Питание – 380/3/50 герц, 14.4 кВт (36 А)
Вода – 0,1 л/мин при 2 - 3 бар (10-30 C)
Воздух - 6-8 бар
Газы – азот, аргон, водород, пропан
![Page 15: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/15.jpg)
Распределение частиц по размерам
Доля ч
асти
ц
3 30 300 3000
Размер частиц, нм
Cu
Ni
Fe
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Алымов М.И., ФХОМ, 2007
![Page 16: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/16.jpg)
Нанопорошок вольфрамового сплава W-7,2%Ni-1,8%Fe-1%Co
300 нм
Удельная поверхность этого порошка 1 м2/г, что соответствует
среднему размеру частиц около 300 нм.
Алымов М.И., Металлы. 2007
![Page 17: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/17.jpg)
МЕТОДЫ КОНСОЛИДАЦИИ НАНОПОРОШКОВ
1. Прессование + спекание.
2. Спекание под давлением.
3. Экструзия.
4. Горячее изостатическое прессование.
![Page 18: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/18.jpg)
Давление
Температура
Время
Порошок
Размер частиц никеля 70 нм
Объемный
материал
Размер зерна 100 нм
![Page 19: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/19.jpg)
Прессование нанопорошков
![Page 20: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/20.jpg)
Влияние среднего размера частиц порошка железа
на плотность прессовок
0 0,4 0,8 1,2 1,6
Давление прессования, ГПа
100
Отн
оси
тел
ьн
ая
п
лотн
ост
ь,
%
23 нм
26 нм
28 нм60 нм
120 нм
1 мкм
40 мкм
60
20
Алымов М.И., ФХОМ. 1993.
![Page 21: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/21.jpg)
Диаграммы уплотнения
1 10 100 1000
Давление, МПа
10
Пл
отн
ост
ь, %
Слабо агломерированный
порошок ZrO2-17%Y2O3
20
30
40
50
Сильно агломерированный
порошок ZrO2-5%Y2O3
J.Groza, 2002
![Page 22: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/22.jpg)
Влияние среднего размера частиц порошка железа
на прессуемость
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Средний размер частиц d, мкм
Да
вл
ени
е п
ресс
ов
ан
ия
, Г
Па
0,4
70%
60%
50%
40%
Диаметр бездислокационных частиц железа 23 нм
0,3
0,2
0,1
0
Алымов М.И., ФХОМ. 1993.
![Page 23: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/23.jpg)
Влияние среднего размера частиц порошка
на плотность прессовок
0 20 40 60 80
Средний диаметр частиц, нм
О
тн
оси
тел
ьн
ая
п
ло
тн
ость
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
10 ГПа
dкр = 23 нм
1 ГПа
квазигидростатическое
прессование железных
порошков
0,01 0,1 1,0 10 100
Средний диаметр частиц, мкм
Квазигидростатическое
прессование
0,8
0,6
0,4
Отн
оси
тел
ьн
ая
п
ло
тн
ость
одноосное
прессование
Прессование никелевых
порошков при давлении 1 ГПа
dкр = 140 нм
Трусов Л.И. и др. (1989)
Андриевский Р.А. и др. (1987)
![Page 24: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/24.jpg)
Магнитно-импульсное прессование
1,0 2,0 3,0
Амплитуда давления, P ГПа
3,2
2,8
2,4
2,0
П
ло
тн
ость
, г/с
м3
В.В. Иванов, 1998
статическое
прессование
магнитно-импульсное
прессование
Al2O3
В.В. Иванов, 1998
![Page 25: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/25.jpg)
Зависимость плотности от давления прессования
порошков гидроксиапатита
0 100 200 300 400
Давление, МПа
20
40
60
80П
лотн
ост
ь, %
25 нм
50 нм
Алымов М.И., Баринов С.М., Иевлев В.М. и др. РНТ. 2010.
![Page 26: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/27.jpg)
Прессовки из нанопорошков
![Page 28: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/28.jpg)
Прессовки из нанопорошка
вольфрамового сплава W-7,2%Ni-1,8%Fe-1%Co
Определены режимы
прессования полученных
нанопорошков при
комнатной температуре
(400 МПа).
Были приготовлены
прессовки в виде дисков
и параллелепипедов
плотностью 9,6 г/см3
(относительная
плотность около 50%).
![Page 29: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/29.jpg)
УЗ - воздействие способствует релаксации внутренних напряжений в прессовках, в
отличие от импульсных методов компактирования (взрывного и др.), что приводит
к равномерной усадке при спекании, без образования макродефектов.
Исключение пластификаторов.
1 - пресс-форма, 2 - магнитострикционные преобразователи,
3 - УЗ-генератор; 4 - пуансоны; 5 - гидравлический пресс; 6 - прессуемый порошок.
Ультразвуковое прессование
Хасанов О.Л. И др., Томск, 2002.
![Page 30: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/30.jpg)
Хасанов О.Л. И др., Томск. 2002
![Page 31: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/31.jpg)
Спекание нанопорошков
![Page 32: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/32.jpg)
МЕХАНИЗМЫ СПЕКАНИЯ
Поверхностная диффузия
от поверхности
Зернограничная диффузия
от границы раздела
Объемная диффузия
от границы разделаОбъемная диффузия
от поверхности Перенос вещества
через газовую фазу
![Page 33: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/33.jpg)
Влияние размера агломератов НП ZrO2-Y2O3 на
плотность после спекания при 1500 °C в течение 4 ч
Плотн
ост
ь, %
100
85
90
95
0 2 4 6 8
Размер агломератов, нм
Шевченко В.Я., Баринов С.М.. 1993.
![Page 34: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/34.jpg)
Спекание поликристаллических и
монокристаллических порошков диоксида циркония
Slamovich E.B. J. Am. Ceram. Soc. 1990.
![Page 35: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/35.jpg)
Кинетика спекания
0 2 4 6 8
Продолжительность выдержки, кс
0
-10
-20
-30
Ли
ней
ная
уса
дка,
% 150 oC
250 0С
200 oC
300 oC400 oC
Спекание меди в водороде
![Page 36: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/36.jpg)
Кинетика спекания
7,0 7,5 8,0 8,5 9,0
lnt, с
2
1
0
-1
-2
Пар
амет
р l
n(l
n(V
Н/V
(t))
150 oC
200 oC
250 oC
300 oC400 oC
I I
I I I
I
Спекание нанопорошка меди в водороде
V(t)/Vн = exp(-K·tn) K = K0n exp(-Q/RT)
lnln(Vн/V(t)) = n·lnK0 - Q/RT + n·lnt
![Page 37: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/37.jpg)
1 – объемная диффузия от поверхности, 2 – поверхностная диффузия от поверхности,
3 – зернограничная диффузия от границы раздела, 4 – объемная диффузия от
границы раздела, 5 – перенос вещества через газовую фазу, 6 – доля поверхностной
диффузии.
0 0,2 0,4 0,6 0,8
x/a
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
23 4 5
Размер частиц меди 72 мкм Размер частиц меди 72 нм
Доля вклада механизма = xi / Σxi
Доля
54
2
3
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8
x/a
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
6
![Page 38: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/38.jpg)
Спекание
наночастиц
золота
![Page 39: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/39.jpg)
МИКРОВОЛНОВОЕ СПЕКАНИЕ
Спекание порошка Ti O2 с размером частиц 100 нм,
исходная плотность компакта 75 %.
Скорость нагрева,
град/мин
Т, 0C
Относительная
плотность, %
Размер
зерна, мкм
10 1050 92,9 2,77
100 975 98,1 1,90
300 975 99,0 0,45
600 1000 1400 Т, 0С
20
10
0
Л
ин
ей
на
я у
са
дк
а,
%
300
200
100
0
Ра
зм
ер
зер
на
, н
м
Al2O3 – ZrO2
Усадка при микроволновом
нагреве
Усадка при радиа-
ционном нагреве
Размер зерна при
микроволновом нагреве
Bykov V. et.al. NM, 1995, v.6, p.855-858
![Page 40: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/40.jpg)
КОНТРОЛИРУЕМОЕ СПЕКАНИЕ
40 60 80 100
Относительная плотность, %
200
150
100
50
0
Размер зерна, нм
Тем
пер
ату
ра
Время
Т1
Т2
Т1 = 1250 0С
Т2 = 1150 0С
Т1 = 1310 0С
Т2 = 1150 0С
I. –Wel Chen, Nature, 2000, v. 404, № 9, p. 168-171 Y203
![Page 41: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/41.jpg)
Диаграммы растяжения меди
0,0 0,1 0,2 0,3
Истинная деформация
Ист
ин
но
е н
ап
ря
жен
ие,
МП
а
НК медь
(консолидация in situ)
1200
800
400
0
Крупнозернистая медь
НК медь
(испарение-конденсация
с последующим
компактированием)
K.M. Youssef, R.O. Scattergood, K.L. Murty a.o. Appl. Phys. Lett. 2005. V.87.
![Page 42: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/42.jpg)
Керамика из нанопорошков гидроксиапатита
Давление прессования 3 ГПа
Температура спекания 670°С
(снижение на 550 град)
Размер зерна 35-50 нм
Микротвердость 5,8 ГПа
(увеличение в 1,6 раза)
Фомин А.С., Баринов С.М., Иевлев В.М. и др. ДАН. 2008.
После прессования После спекания
![Page 43: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/43.jpg)
Гидростатический пресс для холодного прессования
CIP 62330 (Avure Technologies, USA)
Рабочее давление 207 МПа
Внутренний диаметр рабочей камеры 152 мм
Внутренняя высота рабочей камеры 607 мм
Внешние подключения напряжение – 230 В, 50 Гц
воздух - давление 5,8 атм,
расход 2265 л/мин
![Page 44: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/44.jpg)
Керамика из нанопорошка TiC
Алымов М.И., Касимцев А.В. и др. РНТ. 2010.
![Page 45: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/45.jpg)
Плотность и размер зерна спеченных
без давления наноматериалов
Материал Размер частиц,
нм
Относительная
плотность, %
Размер
зерна,
нм
CeO2 10-15 99 100
ZrO2 6-9 100 60-80
TiO2 14 90 50
Ni 40 99 70
WC-Co 30 99 100
Андриевский Р.А., Рагуля А.В. 2005.
![Page 46: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/46.jpg)
Спекание нанопорошков под давлением
![Page 47: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/47.jpg)
Влияние давления на спекание
Температура
спекания
100
Пл
отн
ост
ь, %
Под давлением
90
80
70
Т1
Без давления
Т2 < Т1
d1d2 < d1
ГИП – прессование в матрице – осадка – экструзия - РКУП
Гидростатическая и тангенциальная
составляющие давления
![Page 48: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/48.jpg)
Методы спекания под давлением
Осадка.
Газовая экструзия и гидроэкструзия.
Горячее изостатическое прессование.
![Page 49: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/49.jpg)
Установка для спекания под давлением
термопара
сильфон
вход газа
образец
наковальня
выход газа
камера
нагревательный
элемент
пуансон
прокладка
нагрузка
![Page 50: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/50.jpg)
Гидравлическим пресс П-250
![Page 51: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/51.jpg)
Пресс горячего прессования 916G
(Thermal Technology,USA)
Максимальная нагрузка 27 т, ход поршня 15 см
Максимальная температура 2000C
Горячая зона, с графитовой изоляцией диаметр 20 см, высота 30 см
Поток газа Контролируемый по расходу,
азот 5,75 л/м, аргон 4,82 л/м
Предельный вакуум 9 x 10-7 торр
Внешние подключения Питание – 380/3/50 герц,
65 киловольт-ампер. (100 ампер)
Вода - 57 л/мин при 3,5 бар (10-30 C)
Воздух - 5-7 бар
Инертные газы – азот, аргон при 1,7 бар
![Page 52: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/52.jpg)
Спекание под давлением нанопорошка железа
400 500 600 700 800
Температура, °С
100
Пл
отн
ост
ь, %
380 МПа
90
80
70
60
0 МПа
90 МПа
280 МПа
![Page 53: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/53.jpg)
СПЕКАНИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
ПОРОШКОВ ЖЕЛЕЗА
200 400 600 800 1000 Температура спекания,
0С
Плотность
100
98
96
0 МПа
100 МПа 200 МПа
400 МПа
1,0
0,5
0
Размер зерна,мкм
0 МПа 100 МПа
400 МПа
300 МПа
200 МПа
K.Hayashi, JIM, 1989, v. 30, № 11, p. 925
![Page 54: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/54.jpg)
Образцы, полученные методом спекания под давлением,
до и после испытаний на растяжение
Исходный медный предкомпакт
Медные образцы до и после
испытания на растяжение
Никелевый образец
![Page 55: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/55.jpg)
Образцы нанокристаллического никеля
![Page 56: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/56.jpg)
Разработана технология получения объемных порошковых
материалов (скорость нагрева, температура и длительность
спекания, среда спекания) с нанокристаллической структурой.
Получены стандартные образцы для испытаний на ударную
вязкость с размерами 5 мм х 10 мм х 55 мм с надрезом типа
U, имеющим радиус закругления 1 мм с различной
пористостью и размером зерна.
![Page 57: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/57.jpg)
ГОРЯЧЕЕ ИЗОСТАТИЧЕСКОЕ ПРЕССОВАНИЕ
Быстрый нагрев
США WC-Co
![Page 58: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/58.jpg)
Микроструктура компакта из нанопорошка железа
после горячего изостатического прессования
1 мкм
![Page 59: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/59.jpg)
НИКЕЛЕВАЯ ЗАГОТОВКА ПОСЛЕ
ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ
![Page 60: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/60.jpg)
ГАЗОВАЯ ЭКСТРУЗИЯ
![Page 61: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/61.jpg)
Газовая экструзия
В.Д. Бербенцев, М.И. Алымов. РНТ, 2007
![Page 62: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/62.jpg)
Железо
Никель
Компакты из нанопорошков никеля и железа
после экструзии
![Page 63: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/63.jpg)
63
Микроструктура компакта из нанопорошка
никеля после газовой экструзии
![Page 64: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/64.jpg)
Микроструктура компакта из нанопорошка
никеля после газовой экструзии
![Page 65: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/65.jpg)
ГИДРОЭКСТРУЗИЯ
C. Langlois a.o., . Metallurgical and Materials Transactions A. 2005.
прессовка
после
спекания
после
экструзии
нанопорошков
![Page 66: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/66.jpg)
Свойства консолидированных наноматериалов
![Page 67: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/67.jpg)
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПАКТОВ
Метод
компакти-
рования
Мате-
риал
Размер
частиц,
мкм
Размер
зерна,
мкм
Предел
проч-
ности
sВ, МПа
Относи-
тельное
удлине-
ние
d, %
Горячее
изостати-
ческое
прессо-
вание
Ni 6 25 440 36
0,06 1,0 545 7
Fe 40 55 350 41
0,04 1,0 460 1
Экструзия Ni 0,06 0,1 700 15
Alymov M.I., Nanostructured Mater. 1995.
![Page 68: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/68.jpg)
Прочностные свойства нанокристаллического
никеля
Нанозерно Крупное
зерно
s0,2 , МПа 530 80
sB , МПа 625 400
e, % 22 40
ψ, % 19,5 -
Kc , МПа∙м1/2 82,3 51,7
Ударная вязкость, Дж/см2 63-66 198-203
Ic , МПа∙м1/2 - 49,6
Алымов М.И., и др. РНТ. 2007.
![Page 69: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/69.jpg)
Сплав ВК-6, размер зерна карбида вольфрама 0,1-0,3 мкм
Температура прессования 1200 ºС, давление 30 МПа.
![Page 70: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/70.jpg)
ЗАВИСИМОСТЬ ТВЕРДОСТИ КОМПАКТОВ WC-8%Co
ОТ РАЗМЕРА ЗЕРНА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА
Цветков Ю.В., Благовещенский Ю.В. 26
0 0,5 1,0 1,5
2,0
Размер зерна карбида вольфрама, мкм
Тв
ерд
ост
ь H
V, Г
Па
14
16
18
20
22
24
26
![Page 71: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/71.jpg)
Высокопрочные магнитотвердые материалы
для постоянных магнитов
Ефименко С.П., Миляев И.М., Юсупов В.С.
200
0 500 1000 1500 2000
Предел прочности, МПа
Ферриты
Сплавы РЗМ (до 700 кА/м)К
оэр
ци
ти
вн
ая
си
ла, к
А/м
Сплавы
Fe-Cr-Co
Стали
150
100
50
0
Сплавы
Алнико
14
![Page 72: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/72.jpg)
Ni
Р.З. Валиев. РНТ, 2006, №1-2
Fe
Cu
![Page 73: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/73.jpg)
Соотношение между прочностью и трещиностойкостью
Банных О.А.,
Анцыфирова М.В.
Пр
едел
пр
оч
ност
и, М
Па
2800
1600
0 50 100 150 200
Трещиностойкость KIC , МПа·м1/2
Низколегированная
сталь (США)
Низколегированная
сталь ИМЕТ
В95
1200
800
400
0МА15
2000
2400
ВТ15 Среднелегированные
стали (США)
Высоколегированные
стали (США)
7По совокупности характеристик сталь превосходит все известные современные
высокопрочные конструкционные стали.
![Page 74: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/74.jpg)
3
2
1
0
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПРОЧНОСТЬЮ И
ПЛАСТИЧНОСТЬЮ ДЛЯ СТАЛЕЙ
0 10 20 30 40
Относительное удлинение d, %
НК
низкоуглеродистые
стали
высокопрочные
стали
азотистая сталь
Х16АН4
Пр
едел
пр
оч
ност
иs
В,
ГП
а
Банных О.А. и др.
Копылов В.И. и др. ФММ, 1999, т.88, № 5.
НК – аустенитная сталь 12Х18Н10Т
с размером зерна 100 нм
![Page 75: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/75.jpg)
0 1 2 3 4 5
r, мм
300
500
700
900
1100
1300
1500
T, C
0 1 2 3 4 5
r, мм
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
s
, Г
Па
1,0
1,5
2,0
2,5
n = 3,0
0 1 2 3 4 5
r, мм
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
sr
, Г
Па
1,0
1,5
2,0
2,5
n = 3,0
![Page 76: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/76.jpg)
ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ЖЕЛЕЗА
Микротвердость
Разм
ер з
ерн
а d
, м
км
8
6
4
2
0
5
4
3
2
1
Ми
кр
отв
ерд
ост
ь H
v, М
Па
0 200 400 600 800
Температура отжига, 0С
Компакты из
нанопорошков
:
Кручение
под давлением:
Размер зерна
Алымов М.И., ФХОМ, 2004
![Page 77: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/77.jpg)
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Материалы Эффективность
Высокопрочные
конструкционные стали и
сплавы
Повышение прочности в
1,5-2 раза
Твердые износостойкие
материалы
Повышение твердости в 5-7
раз
Износостойкие
коррозионностойкие
покрытия
Повышение износостойкости
в 170 раз
Керамические
материалы
Формуемость на уровне
титановых сплавов
Магнитные материалы Наноструктурные материалы
имеют наилучшие свойства
![Page 78: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/78.jpg)
Эффективность применения объемных
порошковых наноматериалов
Материалы Эффективность
Твердые сплавы Повышение твердости в 5-7 раз
Высокопрочные
конструкционные стали и
сплавы
Повышение прочности в
1,5-2 раза
Керамические материалы Формуемость на уровне титановых
сплавов (изделия сложной формы).
Порошковые наноматериалы
со специальными свойствами
Тяжелые вольфрамовые сплавы.
Оптически прозрачная керамика
Износостойкие покрытия Повышение износостойкости
в 170 раз
![Page 79: КОНСОЛИДИРОВАННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ …lemc-lab.mephi.ru/content/file/news/alymov.pdf · These first efforts were related to sintering MgO to achieve materials](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022022611/5b9926a309d3f2b16c8d1e1b/html5/thumbnails/79.jpg)
Благодарю
за внимание