Порошковая металлургия представляет собой устоявшийся метод получения материалов путем формования и спекания порошков. Однако интеграция нанотехнологий приводит к значительным изменениям в этой области. Традиционные методы порошковой металлургии позволяют создавать детали сложной формы и с заданными свойствами, но сталкиваются с ограничениями в достижении ультравысоких характеристик, таких как экстремальная прочность, износостойкость или специфические функциональные свойства. Нанотехнологии предлагают революционные возможности для преодоления этих ограничений [1–7].
Использование наноразмерных порошков (размером менее 100 нм) и наноструктурированных композитов позволяет создавать материалы с существенно улучшенными микроструктурами, что приводит к значительному улучшению их макроскопических свойств.
Влияние нанотехнологий проявляется на различных уровнях: от способов получения порошковых материалов до методик спекания и последующей обработки. Новые методы синтеза, такие как химическое осаждение из газовой фазы (CVD), золь-гель процессы и лазерное абляционное синтезирование, позволяют создавать нанопорошки с прецизионным контролем над размером, формой и химическим составом частиц. Это открывает путь к созданию материалов с уникальными характеристиками, недоступными при использовании традиционных методов.
Возможность контролируемого введения наночастиц в матрицу порошка позволяет создавать нанокомпозиты с уникальным сочетанием свойств.
В данной статье будут рассмотрены новейшие достижения в области применения нанотехнологий в порошковой металлургии, ключевые методы получения нанопорошков, технологии создания нанокомпозитов и методы нанесения наноструктурированных покрытий. Проведем анализ влияния нанотехнологий на механические, физические и химические свойства полученных материалов. Особое внимание будет уделено перспективам дальнейшего развития данной области и ее потенциалу для решения задач в различных отраслях промышленности.
Наноматериалы представляют собой материалы, содержащие структурные элементы с размерами от 1 до 100 нм в одном, двух или трех измерениях. Их уникальные свойства обусловлены квантово-размерными эффектами, увеличением отношения площади поверхности к объему и высокой концентрацией дефектов кристаллической решетки. Классификация наноматериалов может осуществляться по различным признакам, включая размерность, химический состав и структуру. В данном разделе рассмотрим классификацию наночастиц по химическому составу: металлы, оксиды металлов и керамика.