Порошковая металлургия — метод получения материалов путем формования и спекания порошков, претерпевает значительную трансформацию благодаря интеграции нанотехнологий [1–4]. Традиционные методы порошковой металлургии, хотя и позволяют создавать детали сложной формы и с заданными свойствами, сталкиваются с ограничениями в достижении ультравысоких характеристик, таких как экстремальная прочность, износостойкость или специфические функциональные свойства. Именно здесь нанотехнологии предлагают революционные возможности. Использование наноразмерных порошков (размером менее 100 нм) и наноструктурированных композитов позволяет создавать материалы с существенно улучшенными микроструктурами [3, 5].
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, в свою очередь, открывает путь к созданию материалов с настроенными характеристиками, недоступными при использовании традиционных методов. Более того, возможность контролируемого введения наночастиц в матрицу порошка позволяет создавать нанокомпозиты с уникальным сочетанием свойств.
Рассмотрим ключевые методы получения нанопорошков, технологии создания нанокомпозитов и методы нанесения наноструктурированных покрытий, а также проанализируем влияние этих 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, от аэрокосмической до биомедицинской.
Наноматериалы — это материалы, содержащие структурные элементы с размерами от 1 до 100 нанометров (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 мы сосредоточимся на классификации наночастиц по химическому составу, рассматривая три основных класса: металлы, оксиды металлов и керамику.