Нанокристаллический металлический материал с аустенитной структурой, обладающий высокой твердостью, прочностью и вязкостью, и способ его изготовления - RU2005109265A

Реферат

1. Нанокристаллический металлический материал, имеющий высокую твердость, прочность и вязкость, выполненный в виде агрегата из металлических нанокристаллических зерен, который между и/ или внутри нанокристаллических зерен содержит по крайней мере один компонент, выбранный из группы, в которую входят оксид металла или полуметалла, нитрид металла или полуметалла, карбид металла или полуметалла, силицид металла или полуметалла и борид металла или полуметалла, которые служат ингибиторами роста нанокристаллических зерен.

2. Нанокристаллический металлический материал по п.1, в котором агрегат из металлических нанокристаллических зерен содержит 0,01-5,0 мас.% азота.

3. Нанокристаллический металлический материал по п.1, в котором агрегат из металлических нанокристаллических зерен содержит 0,1-2,0 мас.% азота.

4. Нанокристаллический металлический материал по п.1, в котором агрегат из металлических нанокристаллических зерен содержит кислород в форме оксида металла в количестве 0, 01-1,0 мас.%.

5. Нанокристаллический металлический материал по п.1, который дополнительно содержит металлический элемент, имееющий большее сродство с азотом, чем нанокристаллический металл, и предотвращающий денитрификацию агрегата из нанокристаллических зерен во время формования спеканием.

6. Нанокристаллический металлический материал по п.1, в котором компонентом, служащим для образования металлического материала, является по крайней мере один из элементов, выбранный из группы, в которую входят алюминий, магний, цинк, титан, кальций, бериллий, сурьма, иттрий, скандий, индий, уран, золото, серебро, хром, цирконий, олово, вольфрам, тантал, железо, никель, кобальт, медь, ниобий, платина, ванадий, марганец, молибден, лантан, родий, углерод, кремний, бор, азот и фосфор.

7. Нанокристаллический металлический материал по п.1, в котором компонентом, служащим для образования металлического материала, является элемент платиновой группы, применяемый в стоматологии.

8. Нанокристаллический металлический материал по п.1, в котором нанокристаллическим материалом является одно или два или более интерметаллических соединений, выбранных из группы, которая состоит из Ni₃Al, Fe₃Al, FeAl, Ti₃Al, TiAl, TiAl₃, ZrAl₃, NbAl₃, NiAl, Nb₂Al, Nb₂Al, MoSi₂, Nb₅Si₃, Ti₅Si₃, Nb₂ Be₁₇, Со₃Ti, Ni₃(Si, Ti), SiC, Si₃N₄, AlN, TiNi, ZrB₂, HfB₂, Cr₃С₂, или Ni₃Al-Ni₃Nb.

9. Нанокристаллический металлический материал по любому из пп.1-8, в котором металлические нанокристаллические зерна получены механическим размалыванием (МР) или механическим сплавлением (МС) с использованием шаровой мельницы или подобного устройства.

10. Способ изготовления нанокристаллического металлического материала, включающий механическое сплавление (МС) порошков компонентов нанокристаллического металлического материала с использованием шаровой мельницы или подобного устройства с изготовлением таким образом мелкозернистых порошков нанокристаллического металла и обработку порошков формованием спеканием, таким как прокат в оболочке, искровое плазменное спекание или экструзия, или формование взрывом, с получением металлического материала, который имеет высокую твердость, прочность и вязкость.

11. Способ по п.10, включающий предварительное смешивание порошков компонентов нанокристаллического металлического материала с веществом, которое становится источником азота.

12. Способ по п.11, в котором веществом, которое становится источником азота, служит нитрид металла.

13. Способ по п.11, в котором веществом, которое становится источником азота, служит газообразный N₂ или NH₃.

14. Способ по п.10, в котором механическое размалывание или механическое сплавление осуществляют в атмосфере газа, выбранного из группы, которая состоит из инертного газа, такого как аргон, N₂, NH₂, или смеси по крайней мере двух из этих газов.

15. Способ по п.14, в котором атмосфера, в которой осуществляют механическое размалывание или механическое сплавление, содержит восстановитель, такой как газообразный Н₂.

16. Способ по п.10, в котором средой, в которой осуществляют механическое размалывание или механическое сплавление, является вакуум, вакуум с восстановителем, таким как газообразный H₂, или восстановительная атмосфера.

17. Способ по п.11, который включает смешивание порошков компонентов нанокристаллического металлического материала с 1-10 об.% нитрида металла или с 0,5-10 мас.% металла, имеющего большее сродство с азотом, чем нанокристаллический металл, и с веществом, которое становится источником азота, механическое сплавление (МС) полученной смеси с использованием шаровой мельницы или подобного устройства с изготовлением таким образом мелкозернистых порошков нанокристаллического металла и обработку порошков формованием спеканием, таким как прокат в оболочке, искровое плазменное спекание или экструзия, или формование взрывом, в результате чего нитрид диспергируется или нитрид или карбонитрид осаждается или диспергируется в процессе механического сплавления (МС) или в процессе формирования спеканием механически сплавленных порошков, с получением металлического материала, имеющего высокую твердость, прочность и вязкость.

18. Способ по п.10, в котором смесь нанокристаллического металла содержит 0-40 мас.% другого элемента, а формование спеканием осуществляют при температуре, которая по крайней мере на 10% ниже точки плавления или температуры плавления нанокристаллического материала.

19. Способ изготовления нанокристаллической стали, имеющей высокую твердость, прочность и вязкость, включающий механическое сплавление (МС) порошков компонентов, которые образуют сталь, с использованием шаровой мельницы или подобного устройства, с изготовлением таким образом нанокристаллических порошков, которые образуют сталь, и обработку порошков, которые образуют сталь, формованием спеканием, таким как прокат в оболочке, искровое плазменное спекание или экструзия, или формование взрывом.

20. Способ по п.19, при котором обработку порошков, которые образуют сталь, осуществляют при температурах, вызывающих суперпластичность, или близких к ним.

21. Способ по п.19, при котором полученную в результате обработки сталь обрабатывают при температурах, вызывающих суперпластичность, или близких к ним.

22. Способ изготовления нанокристаллического чугуна, имеющего высокую твердость, прочность и вязкость, включающий механическое сплавление (МС) порошков компонентов, которые образуют чугун, с использованием шаровой мельницы или подобного устройства, с изготовлением таким образом нанокристаллических порошков, которые образуют чугун, и обработку порошков, которые образовывают чугун, формованием спеканием, таким как прокат в оболочке, искровое плазменное спекание или экструзия, или формование взрывом.

23. Способ по п.22, при котором обработку порошков, которые образуют чугун, осуществляют при температурах, вызывающих суперпластичность, или близких к ним.

24. Способ по п.22, при котором полученный в результате обработки чугун обрабатывают при температурах, вызывающих суперпластичность, или близких к ним.