Объемные наноструктурные материалы с применением МИП

Освоено МИ компактирование ряда керамических нанопорошков с удельной по-верхностью до 80 м2/г, в том числе Аl2О3, ZrO2, TiO2, MgAl2OX, YSZ, TiN, SiC, LiMn204. При амплитуде давления 1,5 ГПа относительные плотности спрессован-ных заготовок достигали высоких значений порядка 0.70 - 0.80. После-дующим термическим спеканием при пониженных до (0,5-0,6)Тпл темпера-турах синтезированы наноструктурные керамики со средним размером кри-сталлитов в диапазоне 50 - 300 нм для разных соединений.

МИ прессованием и последующим спеканием слабо агломериро-ванных нанопорошков отработан синтез нескольких видов наноструктурных оксидных керамик на основе Аl2О3 и тетрагонального YSZ, которые могут най-ти конструкционные применения, благодаря их высокой твердости, стойкости к абразивному износу и коррозии при высоких температурах. Керамики характе-ризуются практически предельной плотностью. Прочности на изгиб двух видов нанокерамик: Аl2О3, легированного магнием, и композита Аl2О3 + 2,8YSZ(60 вес.%) - превысили 500 МПа в широком диапазоне температур. Вид излома керамики на основе Аl2О3 с добавкой Mg, полученный в сканирующем электронном микроскопе, демонстрирует высокую плотность и тонкую структуру.

С применением МИП слабо агломерированных нанопорошков освоен синтез наноструктурных керамик на основе оксида церия, стабилизорованного гадолинием, 0.8CeO2+0.2Gd01,5, и кубического стабили-зированного диоксида циркония 10YSZ, в том числе с упрочняющими добав-ками нанокристаллического Аl2О3. Керамики характеризуются средним размером кри-сталлов 100-300 нм при практически предельной плотности. Функциональные испытания образцов керамик 10YSZ показали высокие удельные электролити-ческие характеристики, превышающие в 1,5 раза свойства таких керамик, полу-чаемых традиционными технологиями. Керамика 0.8CeO2+0.2Gd01,5 обладает высокой микротвердостью, 12 ГПа, и высокой электропроводностью, до 0.09 (ОМ*см)-1 при 800 °С. Данные материалы перспективны для применений в качестве твердого электролита в твердооксидных топливных элементах и кислородных насосах. Характерная структура керамики 0.8CeO2+0.2Gd01,5 , снятая АСМ, представлена на рисунке.

Отработано МИ прессование нанопорошков ряда металлов ( Al, Cu, Fe) и металло-матричных композитов на их основе с упрочняющими частицами Al2O3 и SiC. При прессовании подогретых в вакууме порошков достигнуты почти предельные плотности материалов. В частности, при прессовании наноразмерных порошков частично окисленного (пассивированного) алюминия разработан способ получения нового наноструктурного металло-матричного композита Аl-Аl2О3, представляющего собой матрицу из алюминия с однородно распределенными наноразмерными части-цами оксида. В ходе формирования материала происходит дисперсионное уп-рочнение, характеризуемое высокой термостабильностью. Микротвердость ма-териала, 2 ГПа, на порядок величины превышает твердость обычного алюми-ния, прочность на разрыв при температурах до 300 °С достигает 200 МПа.