Предпосылки ожидаемого «прорыва» от «макро» через «микро» к «нано» в процессах и машинах обработки металлов давлениемВ апреле 2011 г. профессор Майк Келли из центра «Advanced Photonics and Electronics» Кембриджского университета, заявил, что невозможна организация массового производства наноструктур с диаметром менее трех нанометров с использованием технологии «Сверху вниз» (данный подход использует технологии, в результате которых из массивных материалов получают наноматериалы путем измельчения). Пропагандируемый М. Келли альтернативный подход – «Снизу вверх» – включает в себя сборку на атомарном, или как правило, молекулярном уровне, что позволяет строить наноматериалы так же, как «головоломки». Однако этот процесс слишком непредсказуемый для бездефектного массового производства наноматериалов.
В тоже время в мировой практике определились ряд приоритетных направлений и уже известны реальные достижения, которые можно убедительно считать предпосылками ожидаемого «прорыва» от «макро» через «микро» к «нано» в процессах и машинах обработки металлов давлением.
Ключевые приоритеты развития нанотехнологий:Развитие прецизионного машиностроения, микротехнологийПроизводство микро- оборудования и инструмента для изготовления прецизионной металлопродукции и собственно реализации прогрессивных микро-технологий; можно уже говорить о наличии примеров использования микро- и нанообработки, микро- и нанотехнологий и микроинструментов.
Разработка новых материалов для инструмента Сверхтвердый режущий инструмент нового поколения из: нанопорошка кубического нитрида бора; нанокристаллического сплава с различным соотношением вольфрама, никеля и азота; наноструктурированного композиционного материала на основе диоксида циркония и др.
Разработка новых материалов для производства металлопродукции с уникальными свойствами на основе традиционных металлов• Повышение свойств конструкционных материалов за счет формирования микро- и нанокристаллической структуры, т.к. наноразмерные структуры конструкционных материалов открывают уникальные возможности для получения нового уровня свойств: высокой прочности, твердости, износостойкости при достаточно высокой пластичности. Например, сталь 12Х18Н10Т с нанокристаллической структурой обладает хорошим соотношением прочности и пластичности.
• Получение легких материалов высокой прочности, позволяющих увеличивать полезные нагрузки на транспорте и экономию топлива. Композиционный материал на основе наноструктурированных кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония - созданы заготовки фильер для получения проволоки, втулки подшипников скольжения; азотирование сплавов никеля и вольфрама (Ni-W), т.к. образование нитридов приводит к повышению износостойкости и твёрдости сплава, эти сплавы могут применяться для изготовления лопаток турбин, штампов горячей ковки, подшипников; оригинальная наносталь, обеспечивающая повышение мощности ядерных реакторов на энергоблоках на 30-40%, позволит увеличить проектный срок службы корпуса реактора стационарной АЭС до 100 лет и более; бронзы серии Supralloy в которых величина зерна не превышает 3 мкм, из которой изготавливают ленты толщиной 0,08 до 0,35 мм и стержни и успешно заменяют в ряде случаев дорогостоящие спецсплавы, основные области применения - автомобилестроение и техника связи; экологически безопасные коррозионностойкие стали для ортопедической стоматологии взамен применяемых в настоящее время никельсодержащих сталей и сплавов.
