Новые материалы в машиностроении.

Физико-механические характеристики наноматериалов зависят от их структуры, а также от включений других материалов.Существуют четыре основных типа структур, которые имеют разный химический состав и распределение фаз: однофазные, статистические многофазные с идентичными и неидентичными поверхностями раздела и матричные многофазные.В зависимости от формы структуры они подразделяются на пластинчатую, столбчатую и содержащую равноосные включения. Классификация консолидированных наноматериалов по составу, распределению и форме структурных составляющих приведена в таблице ниже (Таблица 1.).Таблица 1.Классификация консолидированных наноматериалов по составу, распределению и форме структурных составляющих2.3.2 Основные направления применениянаноматериаловФедеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» предусматривает следующие направления исследований и разработки в области разработки технологий наноматериалов:• разработка технологии и выпуск партий наноуглеродных материалов с повышенными в 1,5-2 раза эксплуатационными характеристиками. Работа направлена на повышение эксплуатационных свойств изделий машиностроения. Реализация работы позволит:–уменьшить массу конструкций на 10-30%;–повысить прочность на 30 -50%;•разработка технологии и организация производства легированных порошковых сталей и сплавов с наноструктурой для высокопрочных износо-и теплостойких деталей машин и механизмов. Работа направлена на повышение эксплуатационных характеристик металлических материалов для машиностроения за счет создания в них нанокристаллической структуры. Реализации работы позволит изготовлять высокопрочные узлы и детали с повышенной на 40-60 % износо- и теплостойкостью по сравнению с литыми;•разработка технологии и выпуск партий нового класса обрабатывающего и отрезного инструмента на основе кубического нитрида бора и синтетических сверхтвердых наноматериалов. Работа направлена на существенное повышение качества отрезного, режущего и обрабатывающего инструмента для машиностроения, строительной индустрии, добывающей и перерабатывающей отраслей промышленности, позволяющего обеспечить скорость резания:–железобетона с высокой степенью армирования –1,5-2,5 м2/час;–гранита (в зависимости от категории) – от 2,0 до 5,0 м2/час;–чугуна – до 5000 м/мин;–закаленной стали – 500-800 м/мин;•разработка технологий получения функциональных проницаемых сетчато-ячеистых и волоконных наноматериалов для машиностроения и транспортной техники. Работа направлена на повышение степени очистки и разделения жидких и газообразных сред фильтрованием в экстремальных условиях эксплуатации (температура до 10000 С, давление до 100 атм, наличие агрессивных и окислительно-восстановительных сред) через керамические, композиционные и металлические материалы с наноструктурой для машиностроительной и транспортной техники, в литейном производстве - для очистки расплавов металлов как от механических, так и растворенных примесей. Характеристика материалов:–пористость – 88 -92%;–удельная поверхность носителей пропитанных высокодисперс-ными оксидами - более 50 м2/г,–размеры ячеек - от 0,5 до 5 мм.• создание новых технологий получения и производства наноматериалов и продуктов на их основе для перспективных изделий машиностроения, продукции других отраслей промышленности. Работа направлена на создание новых наноструктурных материалов на основе металлических порошков, керамики, композитов для перспективных изделий машиностроения, других отраслей промышленности, обладающих повышенными в 3-5 раз эксплуатационными характеристиками (усталостное разрушение, износо- и коррозионная стойкость).Свойства наноматериалов позволяют использовать их в широких областях:1.Создание новых высокопрочных композиционных материалов на основе нанотрубок, физико-механические характеристики которых будут в десятки раз превышать аналогичные характеристики высокопрочных сталей при меньшей плотности.2.Высокопрочные покрытия для пар трения, режущего инструмента, превышающие по твердости алмаз.3.Смазывающе-охлаждеющие технологические среды и присадки для пар трения, значительно повышающие эксплуатационные характеристики изделий.4.Аккумуляторы и батареи нового поколения, обладающие большой емкостью при малых габаритах.5.Нанодатчики для измерения физических величин со сверхвысокой чувствительностью.6.Элементы электронных схем для приборов новою поколения.7.Контрастирующие вещества для магнитно-резонансной томографии и других видов диагностики в биологии и медицине.8.Создание защитных покрытий поверхностей, невидимых для радаров и других средств обнаружения.9.Контейнеры для транспортировки лекарств и диагностических датчиков в медицине.10.Создание сверхпрочных волокон, нитей, канатов, стержней для запуска и удержания на геостационарной орбите спутников и космических станций.11.Матрицы и дисплеи сверхвысокой четкости и яркости и чувствительности.Список литературыАндриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. М.: Академия, 2007 – 179 с.Арзамасов Б.Н. и др. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1986 г. – 384 с.Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989.–456 с.Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. – М.: Машиностроение, 2007.–496 с.Гусев А.И. Наноматериалы, нанострукгуры, нанотехнологии. – М.: Физматлит, 2005. – 416 с.Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 392 с.Карабасов Ю.С. «Новые материалы» www.oglibrary.ru.