КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ И НАНОРАЗМЕРНЫМИ УПРОЧНЯЮЩИМИ ЧАСТИЦАМИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами в агломерированном состоянии, изготовленный с расплавлением матрицы, отличающийся тем, что содержание наноразмерных упрочняющих частиц в агломерированном состоянии не превышает 5% объемных от всего объема наночастиц, а остальные наноразмерные упрочняющие частицы находятся в неагломерированном состоянии.
2. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 1, отличающийся тем, что количество наночастиц в агломератах в конечном продукте не превышает 10.
3. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 2, отличающийся тем, что матрица состоит из нескольких, как минимум - двух, структурных компонентов, при этом, как минимум, в одном структурном компоненте равномерно распределены неагломерированные наноразмерные упрочняющие частицы.
4. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 3, отличающийся тем, что структурные компоненты матрицы выполнены из одного и того же металла или сплава и отличаются видом или содержанием упрочняющих наночастиц.
5. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 3, отличающийся тем, что структурные компоненты матрицы выполнены из различных металлов или сплавов и могут отличаться видом или содержанием упрочняющих наночастиц.
6. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 5, отличающийся тем, что структурные компоненты матрицы выполнены из различных сплавов алюминия, причем структурные компоненты, содержащие упрочняющие наночастицы, выполнены из более тугоплавких сплавов, чем структурные компоненты без упрочняющих наночастиц.
7. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 5, отличающийся тем, что структурные компоненты матрицы, содержащие упрочняющие наночастицы, выполнены на основе меди, а структурные компоненты матрицы без содержания наночастиц, выполнены из алюминия или его сплавов.
8. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 1 или 2, или 3, или 5, или 7, отличающийся тем, что упрочняющими наночастицами являются наноалмазы при содержании от 0,1 до 30% объемных от всего объема материала.
9. Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 2, отличающийся тем, что неагломерированные наноразмерные упрочняющие частицы равномерно распределены в матрице.
10. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами, включающий подготовку композиционных гранул методом механического легирования исходных смесей металлических частиц и упрочняющих наночастиц, нагрев гранул до полного или частичного расплавления и формование или деформирование изделий в жидком или полужидком состоянии, отличающийся тем, что, подготовленные композиционные гранулы вносят в расплав материала матрицы или ее компонента и перемешивают, при этом температуру расплава поддерживают в интервале температур 1,01-1,3 от температуры плавления материала расплава.
11. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 10, отличающийся тем, что перед внесением композиционных гранул в расплав их или разделяют на фракции по крупности, причем для внесения применяют гранулы одной фракции, или компактируют, причем компактирование возможно осуществлять как холодной, теплой или горячей обработкой давлением, так и спеканием или их комбинациями.
12. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 11, отличающийся тем, что для подготовки композиционных гранул применяют металлические частицы из материала матрицы или из другого металла или сплава.
13. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 12, отличающийся тем, что в качестве упрочняющих частиц применяют наноалмазы.
14. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 13, отличающийся тем, что материалом матрицы композита служит алюминиевый сплав, а для подготовки композиционных гранул применяют металл из ряда: этот же алюминиевый сплав, чистый алюминий, более тугоплавкий алюминиевый сплав, менее тугоплавкий алюминиевый сплав, медь или медный сплав, никель или никелевый сплав, серебро или серебряный сплав, цинк или цинковый сплав.
1
2
1
2
15. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 14, отличающийся тем, что для случая применения в композиционных гранулах более тугоплавких металлов, чем в расплаве, время перемешивания расплава после внесения композиционных гранул вычисляется по эмпирической формуле t=(k·τ·ΔT)/(ΔT) мин, где t - время в минутах, ΔT- разность между температурой плавления металла в композиционных гранулах и температурой расплава в °С, ΔT - разность между температурой расплава и температурой плавления материала расплава; τ - норматив времени в минутах, равный 4-100; k - эмпирический коэффициент, равный 1-30.
16. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 14, отличающийся тем, что при подготовке композиционных гранул вначале обрабатывают механическим легированием смесь меди или медного сплава с упрочняющими частицами, а затем добавляют в смесь частицы алюминия в количестве от 0,1 до 5 от количества меди и затем осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
17. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 14, отличающийся тем, что при подготовке композиционных гранул вначале обрабатывают механическим легированием смесь никеля или никелевого сплава с упрочняющими частицами, а затем добавляют в смесь частицы алюминия в количестве от 0,1 до 5 от количества никеля и затем осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
18. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 14, отличающийся тем, что при подготовке композиционных гранул вначале обрабатывают смесь меди или медного сплава с упрочняющими частицами в течение 0,5-5 часов, а затем добавляют в смесь частицы никеля в количестве от 0,1 до 5 от количества меди и затем осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
19. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 18, отличающийся тем, что после совместной обработки меди с упрочняющими частицами и с никелем в смесь добавляют частицы алюминия в количестве от 0,1 до 5 от количества меди с никелем и осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
20. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 14, отличающийся тем, что при подготовке композиционных гранул вначале обрабатывают смесь никеля или никелевого сплава с упрочняющими частицами, а затем добавляют в смесь частицы меди в количестве от 0,1 до 5 от количества никеля и затем осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
21. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 14, отличающийся тем, что при подготовке композиционных гранул вначале обрабатывают смесь никеля или никелевого сплава с упрочняющими частицами, а затем добавляют в смесь частицы цинка в количестве от 0,1 до 5 от количества никеля и затем осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
22. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 20, отличающийся тем, что после совместной обработки никеля с упрочняющими частицами и с медью в смесь добавляют частицы алюминия в количестве от 0,1 до 5 от количества никеля с медью и осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.
23. Способ изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами по п. 21, отличающийся тем, что после совместной обработки никеля с упрочняющими частицами и с цинком в смесь добавляют частицы алюминия в количестве от 0,1 до 5 от количества никеля с цинком и осуществляют совместную обработку в течение 0,1-2 от времени обработки первоначальной смеси.