Формования изделий из нанопорошков

В настоящее время наиболее отработаны два следующих метода (рис. 3).

Метод кручения под высоким давлением основан на принципе наковален Бриджмена, в которых образец помещается между бойками и сжимается под приложенным давлением в несколько ГПа, а затем прилагается деформация с большими степенями (10 и более). Нижний боек вращается, и силы поверхностного трения заставляют образец деформироваться сдвигом. Образец имеет геометрическую форму в виде диска диаметром 10-20 мм и толщиной 0,2-0,5 мм, что обеспечивает условия гидростатического сжатия для основного объема материала и выполнение условия неразрушения образца. Структура материала начинает измельчаться уже после деформации на пол-оборота образца. Образование ультрамелкозернистой структуры достигается после деформации в несколько оборотов образца. Средний размер зерен может достигать 100-200 нм (рис 4а) и определяется условиями деформации – давлением, температурой, скоростью деформации и видом обрабатываемого материала.

Рис. 3. Схема методов интенсивной  пластической деформации: а- метод кручения под высоким давлением, б- метод  равноканального углового прессования, 1- пуансон, 2- образец, 3- суппорт, 4- заготовка.

Метод равноканального  углового прессования обеспечивает получение более крупных размеров деталей с диаметром до 60 мм и длиной до 200 мм  (рис. 5). Этот метод также основан на использовании деформации сдвигом. Для этого заготовка многократно продавливается в специальной оснастке через два пересекающихся канала с одинаковыми поперечными сечениями. Чаще всего используется угол между каналами равный 90^о, при котором за одно продавливание материала обеспечивается степень истинной деформации »1. Температура процесса в зависимости от обрабатываемого материала выбирается комнатной или слегка повышенной. Важной проблемой является сохранение целостности получаемых образцов для малопластичных и трудно деформируемых материалов. Метод позволяет формировать ультамелкозернистую структуру со средним размером зерен в диапазоне от 200 до 500 нм (рис 4а).

Разрабатываются также другие методы интенсивной пластической деформации, например, всесторонняя ковка и специальная прокатка.

Рис.4. Наноструктуры меди, полученной разными методами: а- методом кручения под высоким давлением, б- методом  равноканального углового прессования.

Рис.5.  Объемные заготовки  из наноструктурного титана.