Твердотілий матеріал (варіанти), спосіб його обробляння та спосіб обробляння деталей із твердотілого матеріалу

1 Спосіб обробляння твердотілих матеріалів, який відрізняється тим, що містить такі операції, як виготовлення заготовки з твердотілого матеріалу, утворення пор, щонайменше, у поверхневому шарі матеріалу заготовки, причому зазначені пори мають діаметр до 200 нм, заповнення зазначених пор нитками з іншого або того ж самого матеріалу, що і матеріал заготовки 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що в кожну пору поміщають кілька нанониток 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що пори в матеріалі утворюють шляхом електроерозійного обробляння, а заповнення їх здійснюють шляхом локального іонного осадження матеріалу ниток 4 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що оброблюваним матеріалом є керамічний матеріал, а матеріалом для заповнення пор є метал 5 Спосіб за п 4, який відрізняється тим, що оброблюваним матеріалом є п'єзокераміка 6 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є срібло 7 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є золото 8 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є платина 9 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення є мідь 10 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що оброблюваним матеріалом є метал, а матеріалом для заповнення пор є напівпровідниковий матеріал 11 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що оброблюваним матеріалом є метал, а матеріалом для заповнення пор є діелектричний матеріал 12 Спосіб обробляння деталей, який складається з утворення пор, щонайменше, у поверхневому шарі матеріалу, з якого виготовлена оброблювана деталь, причому зазначені пори мають розмір до 200 нм та заповнення зазначених пор нитками з іншого або того ж самого матеріалу, що і матеріал деталі 13 Спосіб за п 12, який відрізняється тим, що пори в матеріалі деталі утворюють шляхом електроерозійного обробляння, а заповнення їх здійснюють шляхом локального іонного осадження матеріалу ниток 14 Спосіб за будь-яким з пп 12-13, який відрізняється тим, що оброблювана деталь виконана з кераміки, а матеріалом для заповнення пор є метал 15 Спосіб за п 13, який відрізняється тим, що оброблювана деталь виконана з п'єзокераміки 16 Спосіб за п 14, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є срібло 17 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є золото 18 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є платина 19 Спосіб за п 15, який відрізняється тим, що матеріалом для заповнення пор є мідь 20 Спосіб за будь-яким з пп 12-13, який відрізняється тим, що оброблювана деталь виконана з металу, а матеріалом для заповнення пор є напівпровідниковий матеріал 21 Спосіб за будь-яким з пп 12-13, який відрізняється тим, що оброблювана деталь виконана з металу, а матеріалом для заповнення пор є діелектричний матеріал 22 Твердотілий матеріал, який відрізняється тим, що у, принаймні, поверхневому шарі матеріалу сформовані пори діаметром від 10 до 200 нм, а в них поміщені нитки з іншого матеріалу 23 Твердотілий матеріал, який відрізняється тим, що у, принаймні, поверхневому шарі матеріалу сформовані пори діаметром від 10 до 200 нм, а в них поміщені нитки з того ж самого матеріалу 24 Матеріал за пп 22 або 23, який відрізняється тим, що пори мають глибину від 100 до 1000 нм О (О о> со о (О 60396 25 Матеріал за п 24, який відрізняється тим, він являє собою керамічний матеріал, а нитки, заповнюють пори, виконані з металу 26 Матеріал за п 25, який відрізняється тим, він являє собою п'єзокерамику 27 Матеріал за п 26, який відрізняється тим, нитки, що заповнюють пори, виконані зі срібла 28 Матеріал за п 26, який відрізняється тим, нитки, що заповнюють пори, виконані з золота що що що що що Винахід стосується способів обробляння твердотілих матеріалів, у тому числі сталей, конструкційних сплавів, напівпровідникових матеріалів, діелектриків, феритів, п'єзокерамічних матеріалів і т д , з метою надання їм поліпшених характеристик Він може бути використаний також для обробляння деталей (виробів) ВІДОМІ технічні рішення Одним із відомих напрямків обробляння твердотілих матеріалів з метою поліпшення "їхніх характеристик є забезпечення наявності в поверхневому шарі матеріалу тих або інших домішок, що поліпшують певні характеристики матеріалу і зокрема, його МІЦНІСТЬ ВІДОМИЙ твердотілий матеріал (Авторське свідоцтво СРСР №1220104), приповерхневий шар якого містить додатково домішку золота Недоліком цього матеріалу є недостатня МІЦНІСТЬ, обумовлена відсутністю регулярного упорядковування кристалічної ґратки приповерхневих ділянок Відомий також твердотілий матеріал (В М Паращенко, М М Рахманкулов А П Цисін "Технологія лиття під тиском", М Металургія, 1996р , с 187) приповерхневий шар якого містить додатково домішки азоту або бору, вуглецю сірки, хрому, алюмінію Недоліком цього матеріалу є також відсутність регулярного упорядковування кристалічної ґратки приповерхневих ділянок Відомий також п'єзокерамічний матеріал (Авторське свідоцтво СРСР №1172906) на основі твердого розчину окислів цирконію, свинцю і барію, у приповерхневому шарі якого міститься підвищена концентрація свинцю (на 0,5 0,8об %), що приводить до утворення додаткових приповерхневих центрів кристалізації Проте і цей матеріал має недостатню МІЦНІСТЬ, обумовлену відсутністю регулярного упорядковування кристалічної ґратки монокристалічних зерен у поверхневих шарах Розкриття винаходу Одним із завдань даного винаходу є підвищення МІЦНОСТІ матеріалу за рахунок просторового упорядковування вихідної кристалічної структури матеріалу в його приповерхневих шарах Іншим завданням, яке вирішується даним винаходом, є поліпшення такої характеристики матеріалу, як величина акустичних втрат, що має 4 29 Матеріал за п 26, який відрізняється тим, що нитки, що заповнюють пори, виконані з платини 30 Матеріал за п 26, який відрізняється тим, що нитки, що заповнюють пори, виконані з МІДІ 31 Матеріал за п 22, який відрізняється тим, що він являє собою метал, а нитки, що заповнюють пори, виконані з напівпровідникового матеріалу 32 Матеріал за п 22, який відрізняється тим, що він являє собою метал, а нитки, що заповнюють пори, виконані з діелектричного матеріалу принципове значення для пєзокерамічних матеріалів Зазначені завдання вирішуються шляхом створення принципово нової структури приповерхневого шару твердотілого матеріалу Ця структура являє собою утворені в поверхневому шарі матеріалу пори нанометрового перетину діаметром до 200нм і розміщені в порах нитки нанометрового перетину (до 200нм) з іншого або того ж самого матеріалу У якості вихідного матеріалу для одержання матеріалу з зазначеною структурою поверхневого шару може бути використаний будь-який твердотілий кристалічний, керамічний матеріал (у тому числі тверді композитні суміші) Вихідний матеріал може бути провідним (наприклад, мідь, нікель, титан, сталь), напівпровідним (наприклад, кремній, арсенід галію) Формування структури "вкладена в нанопору нанонитка" дозволяє істотно зменшити рівень акустичних втрат твердотілого матеріалу і підвищити його МІЦНІСТЬ за рахунок просторового упорядковування кристалічної структури уздовж меж структур "вкладена в нанопору нанонитка" Для п'єзоактивних матеріалів зазначений ефект приводить до збільшення КІЛЬКОСТІ доменів, вектор поляризації яких орієнтований нормально до поверхні структури "вкладена в нанопору нанонитка" У якості матеріалу ниток для п'єзокераміки доцільно використовувати такі метали як срібло, золото, платина або мідь Об'єктом винаходу є також спосіб обробляння твердотілого матеріалу, який полягає у формуванні в його поверхневому шарі зазначеної структури "вкладена в нанопору нанонитка" При цьому формування нанопор може бути здійснене електроерозійним оброблянням поверхні заготовки матеріалу, а їхнє заповнення нанонитками - методом локального іонного осадження матеріалу ниток Об'єктом винаходу є також спосіб обробляння готових деталей (виробів) із твердотілих матеріалів шляхом формування в поверхневому шарі зазначеної структури "вкладена в нанопору нанонитка" Приклади здійснення винаходу Приклад 1 П'єзокераміка з вкладеними в пори металевими нитками На одному з торців п'єзокерамічної заготовки, 60396 вольфрам На поверхні вольфраму на глибину виготовленої за стандартною технологією 100 ЮООнм сформовані пори, що мали перетин (спресована п'єзокерамічна шихта з зв'язувальною 10 200нм Пори заповнені нитками завдовжки речовиною була піддана випалу при температурі 100 ЮООнм з перетином 10 200нм 1450°С і плавно охолоджена), методом Концентрація пор складала в середньому 3 пори електроерозм за допомогою першого зонда з 2 на мкм Матеріал ниток - кремній діаметром вістря приблизно 20нм, виготовленого із сульфойодиду сурми (SSbl), при подаванні МІЦНІСТЬ досліджуваного вольфрамового імпульсів негативної полярності формують дроту без використання структури "вкладена в нанопори (крок обробляння бООнм, нанопору нанонитка" склала 3600Н/мм При модифікаційна напруга - 4В, час обробляння використанні структури "вкладена в нанопору кожної пори - 400нс) Потім за допомогою другого нанонитка" після обробляння МІЦНІСТЬ склала 2 зонда зі срібла (діаметр вістря Юнм) при 4400Н/мм Коефіцієнт акустичних втрат у подаванні імпульсів позитивної полярності матеріалі при цьому знизився в середньому на методом локального іонного осадження у 20% сформованих нанопорах формують нанонитки з Приклад 3 Метал із вкладеними в пори Ад (крок обробляння - бООнм, модифікаційна діелектричними нитками напруга - 2В, час обробляння кожної пори - 600нс) Вихідний матеріал - вольфрам На поверхні Позиціонування першого і другого зондів вольфраму на глибину 100 ЮООнм сформовані здійснюється за допомогою тунельного пори, що мали перетин 10 200нм Пори були мікроскопа, що сканує Концентрація пор складала заповнені нитками завдовжки 100 10ООнм з 2 в середньому 3 пори на мкм перетином 10 200нм Концентрація пор складала в середньому 3 пори на мкм2 Матеріал ниток Оброблена описаним методом п'єзокерамічна сірка пластина була піддана випробуванню на МІЦНІСТЬ (на розрив) Вона склала ЗЮОН/мм2, у той час як МІЦНІСТЬ досліджуваного вольфрамового МІЦНІСТЬ аналогічної пластини, не підданої такому дроту без використання структури "вкладена в оброблянню, дорівнювала 2200Н/мм нанопору нанонитка" склала 3600Н/мм При використанні структури "вкладена в нанопору Коефіцієнт електромеханічного зв'язку, нанонитка" після обробляння МІЦНІСТЬ склала обернено пропорційний величині акустичних втрат 4Ю0Н/ММ2 у матеріалі, збільшився від 0,71 до 0,85 Приклад 2 Метал із вкладеними в пори Коефіцієнт акустичних втрат у матеріалі при напівпровідниковими нитками Вихідний матеріал цьому знизився в середньому на 20% Комп'ютерна верстка О Кураєв Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119