Современное состояние и перспективы промышленного применения интенсивной пластической деформации и других видов обработки для изготовления объемных металлических полуфабрикатов с ультрамелкозернистой и наноструктурами

Раздел 1.  Теория и технология обработки металлов и сплавов давлением 
 

7

РАЗДЕЛ  1.   ТЕОРИЯ  И  ТЕХНОЛОГИЯ            

ОБРАБОТКИ   МЕТАЛЛОВ  И  СПЛАВОВ  ДАВЛЕНИЕМ 

 

УДК 669.017:621.73 
DOI 10.12737/8139 

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ 

ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ  ИНТЕНСИВНОЙ 

ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ДРУГИХ ВИДОВ 

ОБРАБОТКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ 

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛУФАБРИКАТОВ С 

УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ И НАНОСТРУКТУРАМИ 

Петров Анатолий Павлович 

 профессор, д.т.н. 

ФГБОУ ВПО  "МАТИ – Российский  государственный  

технологический университет   имени  К.Э. Циолковского" 

121552, г. Москва,  Оршанская ул., д.3, тел. (499) 141-94-53.  e-mail: petrovap@mati.ru  

 

В статье рассматриваются характеристики ультрамелкозернистых и нано
кристаллических металлических материалов, оцениваются их уникальные свойства, 

сложность изготовления. Особое внимание уделено методам  получения НК материа
лов конструкционного назначения и перспективам промышленного внедрения. 

 

Проблемой прочности и пластичности, исследованиями уникальных 

свойств металлических материалов с ультрамелкозернистой (УМЗ) и нано
кристаллической (НК)  структурами в последние годы успешно занимают
ся многие отечественные и зарубежные научные коллективы с финансиро
ванием их работ как по государственным так и по международным про
граммам. Получают поддержку как фундаментальные, так и прикладные 

исследования, направленные  на разработку инновационных технологий 

для конкретных изделий и полуфабрикатов. Причем, все больше внимания 

уделяется развитию так называемых "эволюционных" нанотехнологий, це
лью которых является оптимизация параметров существующих технологи

Сборник статей "Современные технологии обработки металлов и сплавов" 
 

8

ческих процессов, оборудования и оснастки для достижения у получаемых 

изделий особых свойств и поверхностных эффектов, проявляющихся на 

микро - и наноуровнях.  

Между макроуровнем материала, описываемым континуальными 

теориями сплошной среды, и атомным уровнем, подчиняющимся законам 

квантовой механики, находится промежуточный наноструктурный уровень 

данного материала. Нанотехнологии призваны реализовывать различные 

методы (физические, химические и др.) перевода вещества в нанокристал
лическое состояние, что и приводит к качественному изменению его 

свойств. 

Значительный интерес к объемным УМЗ и НК  материалам обуслов
лен тем, что конструкционные и функциональные свойства этих материа
лов существенно улучшаются по сравнению со свойствами их крупнозер
нистых аналогов. Это обусловлено наличием в УМЗ и НК структурах ча
стиц (кластеров), тонких слоев, зерен и фаз, у которых характерный размер 

не превышает 500 нм – для УМЗ структур и  100 нм- для НК структур . 

Принципиально важным для НК структур является также наличие высоко
угловой разориентировки границ зерен.  При таких размерах и параметрах 

структурных элементов в 3…5 раз повышается прочность чистых металлов 

и до 1,5 раз- прочность современных многофазных сплавов при сохране
нии в допустимых пределах пластичности и трещиностойкости. На 20…30 

% повышается усталостная прочность, в несколько раз возрастает стой
кость к износу и эрозии [1-5]. 

Согласно геометрической классификации Р.Зигеля [5] (рис.1) можно 

выделить нанодисперсные (атомные кластеры и наночастицы), многослой
ные наноматериалы, наноструктурные покрытия и объемные нанострук
турные материалы. С точки зрения получения наноструктурных материа
лов конструкционного назначения наибольший интерес представляют 

материалы групп 1-3.