Конспект лекцій з дисципліни «Формування структури та властивостей сучасних інстру ментальних матеріалів»

2. 
Наноматериалы представляют значительный интерес с точки зре-
ния использования их в качестве 
инструментальных.
Предпосылками для 
этого являются их высокие механические свойства (в частности, проч-
ность, твердость), более высокие по сравнению с традиционными материа-
лами износостойкость, термостойкость, сочетание высокой прочности и 
пластичности. 

Например, 
нанопорошки уже применяются в качестве абразива для 
сверхтонкой механической обработки поверхностей деталей
. Так, нанопо-
рошки металлов с включениями карбидов используют в качестве шлифую-
щего и полирующего материала на конечных стадиях обработки полупро-
водников, диэлектриков. 

Составы на основе наноалмазов применяются для полировки мате-
риалов для электроники, оптики, медицины, машиностроения, ювелирной 
промышленности
и позволяют получать бездефектную зеркальную поверх-

---

66 
66 
ность твердых тел любой геометрической формы с высотой неровностей по-
верхности до 2…8 нм. 

Весьма перспективны в качестве инструментальных керамические 
материалы в наноструктурном состоянии
на основе оксида алюминия 
Al
2
O
3
, оксида циркония ZrO
2
, карбидов тугоплавких металлов, см. Л.№8.
 
Например, на основе нанопорошков карбида вольфрама WC и кобальта 
Co, а также на основе TiC/Fe разработаны нанокомпозитные металлокерами-
ческие материалы, значительно превосходящие по износостойкости, прочно-
сти и ударной вязкости аналоги с обычной микроструктурой.
Некоторые фирмы уже используют подобные материалы для изготов-
ления металлообрабатывающего инструмента, например, микросверел для 
обработки печатных плат.
Существует также опыт производства и применения твердосплавных 
наноструктурных инструментальных материалов на основе монокарбида 
вольфрама без кобальтовой связки (ВОЛКАР), которые перспективны для 
применения в процессах высокоскоростной обработки различных труднооб-
рабатываемых металлов и сплавов и могут заменить дорогостоящие инстру-
менты на основе алмаза и кубического нитрида бора. 
Основные области применения данных материалов – износостойкие 
инструменты для различных технологий обработки, например, режущие ин-
струменты (сверла, фрезы), микросверла и другие виды инструмента для 
электронной промышленности, инструменты для обработки давлением (про-
катные валки, штампы), горнорудное оборудование, деревообрабатывающие 
инструменты, фрезы для стоматологии и т.д.

Существуют разработки по применению упрочняющих нанодобавок 
(углеродных нанотрубок) для алмазно-абразивного инструмента на метал-
лических связках.
Введение в состав связки углеродных нанотрубок сущест-
венно повышает ее физико-механические свойства и адгезию к алмазным 
зернам. 

Возможно также создание новых высокотвердых инструменталь-
ных материалов и прецизионных инструментов на основе углеродных кла-
стеров – фуллеренов, нанотрубок для испытания материалов
. Например, на 
основе фуллеренов созданы пирамидальные инденторы для измерения твер-
дости алмазов и алмазных пленок; нанотрубки используются в качестве игл 
(диаметром порядка нескольких атомов) сканирующих зондовых микроскопов и т.д.

---

67 
67 
3.
Уровень свойств, обеспечиваемых нанесением на инструментальный 
материал износостойких покрытий, может быть также существенно повышен 
благодаря нанотехнологическому подходу.
Разработка технологий конструирования (инженерии) поверхности 
применительно к созданию функциональных покрытий в настоящее время 
является одной из наиболее важных задач науки о материалах, большие пер-
спективы в этом направлении связаны именно с