Функционально-градиентные материалы

Функционально-градиентные материалы — сплавы, состоящие из твёрдых зёрен карбидов, нитридов и боридов переходных металлов (карбид вольфрама, карбид титана, карбонитрид титана, диборид титана и т. д.), образующих прочный непрерывный каркас, и металлической связки (кобальт, никель, титан, алюминий и т. д.), содержание которой непрерывно изменяется в объёме материала. В результате ФГМ-материалы обладают свойствами как твёрдого сплава, так и металла, то есть имеют высокую твёрдость и большую ударную вязкость. Благодаря этим свойствам, а также высокой термической стойкости, ФГМ-сплавы могут эффективно использоваться в следующих областях: военная техника (бронежилеты и защита танков и вертолётов от пулевого и осколочного поражения); металлообработка (изготовление резцов для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов); горнодобывающая промышленность (резцы для бурения скальных пород); перерабатывающая промышленность (облицовка измельчителей для размола твердых веществ); и т. д.

Практической реализации структуры ФГМ можно достигнуть, например, послойным прессованием твердосплавных пресс-порошков с различным содержанием металлической связки и различным размером зерна твёрдой фазы с последующим вакуумным спеканием. При этом будет наблюдаться массоперенос металлической связки в ходе жидкофазного спекания из слоя с большим размером зерна в слой с меньшим размером зерна, приводящий к градиенту содержания её в сплаве. Это даёт возможность управлять градиентом металл-связки в ФГМ-сплаве при помощи соотношения её концентрации в прессуемых слоях.