Actual Problems in Machine Building 2021 Vol.8 N3-4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 8. N 3-4. 2021 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 128 производительной) разновидностью освоенного за рубежом Conform  – процесса  11  . Метод ИПД действительно обеспечивает обрабатываемым с его использованием материалам субзеренную структуру со средним размером субзерен от 100 нм до 500 нм, благодаря чему удается существенно повысить прочностные характеристики этих материалов  2, 3  . Однако, при повышенных температурах происходит укрупнение субзеренной структуры материалов и потеря ими прочностных свойств. Очевидно, что для предотвращения роста зерен необходимо создать препятствия на их границах, в качестве которых могут выступать мелкодисперсные стабильные включения, не растворимые в матрице материала. Исходя из теорий взаимодействия с такими частицами движущихся дислокаций  12  , можно установить, что максимальный эффект упрочнения материала достигается при среднем размере этих частиц от 10 нм до 50 нм. Современные технологические методы позволяют получать такие частицы оксидов, карбидов, нитридов и пр., но их порошки, во-первых, весьма дороги, во-вторых, пирофорны, в-третьих, не безопасны для здоровья и, наконец, они склонны к комкованию. Поэтому обычным смешиванием порошка матричного материала с порошком (частицами) упрочняющей фазы не всегда удается достичь равномерного их распределения в матрице. При неравномерном распределении наночастиц в матрице, допускающем прямое их контактирование, наблюдается их рост. Возникающие при термообработке конгломераты наночастиц в процессе консолидации порошковой смеси (например, при горячей экструзии) спекаются в более крупные поликристаллические образования, а при высокотемпературном отжиге материала в этих частицах происходит рекристаллизация  13  . Таким образом, получение материалов с субзеренной структурой со средним размером субзерен 100 нм и менее и с наличием по их границам динамически термостабильных частиц со средним размером 10...50 нм и равномерно расположенных друг от друга на расстоянии 100...500 нм  14  , является сложной технологической задачей. Тем не менее, ее решение возможно при применении в качестве основы технологии получения материалов с указанной структурой так называемого метода «реакционного механического легирования» (РМЛ) [15], успешно применяемого учеными и специалистами Чувашского государственного университета с конца 80-х годов прошлого столетия для разработки и производства целого ряда жаропрочных и износостойких объемных наноструктурных материалов с дисперсно-упрочненной структурой на основе порошков различных металлов – алюминия, меди, железа, титана и др. Методика экспериментального исследования Метод реакционного механического легирования осуществляется в высокоэнергетических шаровых мельницах-аттриторах  15, 16  , разработанных в Чувашском госуниверситете. На рис. 1 приведены промышленные аттриторы с емкостью рабочей камеры 15 л. При этом, обработке в аттриторах подвергается смесь порошков матричного материала (например, Cu), оксидо- и/или карбидообразующего элемента(-ов) (например, Al, Ti, Cr, V) и углерода [17, 18] Для получения медного материала с оксидными наночастицами (например, Al 2 O 3 , TiO 2 , Cr 2 O 3 , VO 2 ), образующимися в результате механохимического