Представлено огляд деяких експериментальних робіт в області електропровідної кераміки, виконаних у Дослідному інституті керамічних технологій (IRTEC) та Національній фізичній лабораторії (NPL). Наведено результати випробувань механічних та електричних характеристик електропровідних керамічних порошкових композитів з матрицею із нітриду кремнію або оксиду алюмінію, а також домішками карбідів, боридів і нітридів титану. Основу досліджень складає вплив технології спікання (гаряче пресування, спікання під тиском газу, вільне спікання), а також кількості та виду домішки на механічні, електричні, триботехнічні характеристики композитів. Експериментальні результати показують, що не тільки електропровідність, але й механічні властивості можуть бути суттєво змінені введенням у матеріал певної кількості металоподібних частинок. Показано також, що чистота вихідних компонентів підвищує чутливість властивостей композитів до технологічних параметрів, насамперед, до температурного впливу при спіканні.

Розглянуто процеси швидкісного спікання дисперсних порошків, переважно у твердій фазі, завдяки яким досягнуто високу густину матеріалів та забезпеченоься їх однорідну дрібнозернисту структуру. Еволюцію структури порошкового пористого тіла проаналізовано з позицій статистики випадкового пакування частинок у просторі у разі змінювання середньої відносної густини. Запропоновано новий механізм ротаційного перегруповування, що контролюється дифузією межами зерен і забезпечує (поряд із зближенням частинок) однорідне ущільнення. Розглянуто переваги неізотермічного спікання і технологічні процеси спікання зі швидким нагрівом.

Розглянуто методики визначення залишкових напружень, які виникають у металевих сплавах і композитах, за допомогою розсіяння X-променів. Установлено ряд цікавих закономірностей розподілу залишкових напружень у матеріалах за умов спікання, деформації, гартування, хіміко-термічної обробки, нанесення захисних покрить. Виявлено, що більшість перелічених процесів призводить до негомогенності у розподілі напружень і для їх перерозподілу потрібні додаткові технології.

Розкрито основні напрямки розробок, проектування та експлуатації систем автоматичного керування процесами окускування залізорудної сировини. Викладено методики досліджень технологічних процесів з метою їх автоматизації. Висвітлено математичні моделі процесів згрудкування. Проаналізовано існуючі системи керування процесом агломерації. Розроблено методику та нестандартну апаратуру для дослідження технологічних параметрів процесу спікання шихти на агломашині. Визначено параметри контролю та регулювання процесу спікання шихти на аглострічці. Побудовано систему автоматичного керування процесом агломерації. Здійснено оптимізацію температурно-теплового режиму запалювання агломераційної шихти. Зроблено математичний опис процесу агломерації.

Проаналізовано інтегральне та локальне ущільнення у процесі спікання пористих тіл, розроблено алгоритм розрахунку структурних параметрів спечених матеріалів. Отримано уточнені кількісні оцінки ефективності спікання порошкових матеріалів на різних структурних моделях. Найбільш точна методика базується на розробленій моделі структури порошкових матеріалів у наближенні, за яким поліедри Вороного за умови зниження пористості вважаються незмінними, а об'єм пор зменшується за рахунок уявного збільшення діаметра частинок.

Введення навіть невеликих домішок нікелю (1% (мас.)), що активують спікання молібден-мідних композицій за наявності рідкої фази, призвело до покращання міжфазної адгезії та, тим самим, до підвищення механічних характеристик. Показано можливість отримання молібден-мідних псевдосплавів зі значною поруватістю навіть у процесі реалізації активного спікання (до 75 %). Такого результату досягнуто завдяки малим об'ємним змінам під час спікання, що обумовлені невеликою мікропоруватістю, яка є головною причиною усадки біпоруватого матеріалу.

Досліджено вплив методу виготовлення триботехнічних матеріалів на фрикційні та зносні властивості. Матеріали виготовлено з однакових вихідних порошків, які за складом відповідають серійному порошковому матеріалу МК-5, різними методами: традиційним спіканням під тиском і плазмовим напиленням. Триботехнічні властивості матеріалу, виготовленого плазмовим напиленням, вищі, ніж у матеріалу, виготовленого традиційним методом. Це пояснюється присутністю оксидів, які утворюються в процесі плазмового напилення.

Експериментально встановлено вплив умов проведення безтигельної зонної плавки пористих заготовок на характер розподілу домішок у вихідній заготовці та кристалі, пористість фронту плавлення, стабільність розмірів та форми зони розплаву, структурну та хімічну досконалість кристалів. Показано, що формування пористого фронту плавлення та сегрегація домішок в окремі скупчення в порах і по границях зерен вихідної заготовки відбувається в процесі спікання заготовки у полі температурного градієнта в умовах безперервного нагріву перед зоною розплаву.

Досліджено процеси керування деформаційними і контактними явищами в пористих волокнових металічних матеріалах. Встановлено, що спікання волоконових матеріалів за умов невеликих стискаючих напружень у напрямку пресування дозволяє повністю пригнітити об'ємне зростання зразків, яке спостерігається під час пресування і спікання. Отримані таким чином матеріали завдяки відновленню міжчастинкових контактів мають значно вищий рівень фізико-механічних властивостей. Так, границя міцності під час розтягування зразків підвищилась у 1,5 - 2 рази у порівнянні з контрольними зразками тієї ж пористості.

Введення у тверді сплави TiCN - Ni - Mo та TiCN - Ni - Mo - WC танталу у вигляді карбіду підвищує їх міцність у процесі згину (що виявлено під час фрезерування сталі). Спікання вихідної суміші порошків супроводжується утворенням так званої К-фази, головним чином у вигляді "оболонки" на зернах TiCN. За даними мікрорентгеноспектрального аналізу ця фаза є складним карбонітридом. Висунуто припущення, що саме К-фаза спричинює підвищення міцності танталвміщуючих твердих сплавів на основі карбонітриду титану із нікель-молібденовою зв'язкою. Для технології виробництва рекомендовано використовувати як вихідний матеріал наперед виготовлений складний танталвміщуючий карбонітрид (замість TiCN).

Вивчено вплив хіміко-термічної обробки алмазних мікропорошків, яка спрямована на зменшення кількості гострих виступів, кромок на поверхні алмазних частинок, на спікання алмазних полікристалів під дією високого тиску. Така обробка спричинює ріст насипної щільності порошку, збільшення усадки та зменшення кількості частинок, зруйнованих під дією високого тиску за кімнатної температури, а також прискорює ущільнення при подальшій дії високої температури.

Досліджено закономірності спікання та міцнісні властивості матеріалів: стоматологічний фарфор-нікелід титану. Визначено залежності кінцевої пористості, лінійних та об'ємних змін, фазового складу і структури від температури та тривалості спікання, концентрації компонентів в суміші, початкової пористості. Показано, що зміна щільності є результатом конкуренції усадки та об'ємного росту. Вибрано оптимальний режим спікання компонентів, що забезпечує наскрізну пористість та високі міцнісні властивості.

Викладено фізико-хімічну сутність процесу вирощування монокристалів тугоплавких матеріалів способом зонної плавки пористих заготовок з рухомим розчинником домішок. На основі експериментальних даних та теоретичних розрахунків показано взаємозв'язок між процесами теплопередачі, капілярного масопереносу розчинника домішок, спікання та перекристалізації, які протікають у вихідній порошковій заготовці перед зоною розплаву та визначають структурну та хімічну досконалість вирощуваних кристалів.

Експериментально досліджено кінетику створення міжчастинкових контактів під час рідкофазного спікання різнорідних матеріалів під дією лазерного випромінювання. Спікали трійки частинок, які були розташовані в ряд за такими схемами: скло-полімер-скло, метал-полімер-метал, метал-скло-метал. Вивчено закономірності стягування твердих частинок та формування рідкофазних містків між ними. Розглянуто можливі варіанти отримання порошкових виробів із полімерним або скляним в'яжучим шляхом селективного лазерного спікання з наступною термообробкою.

Вивчено процес електророзрядного спікання порошкової сталі Р6М5Ф3. Показано, що швидкість нагріву в цілому визначається теплом, яке виділяється згідно з законом Джоуля - Ленца, а ущільнення можна описати формулами, справедливими для гарячого пресування. Описано новий метод одержання заготовок для інструментів із швидкорізальної сталі, який виключає ряд трудомістких і дорогих технологічних операцій. Даний метод поєднує електророзрядне спікання порошків із наступною гарячою екструзією.

Поліпшення технологічних властивостей виробів з мідного порошку можна досягти легуванням його домішками срібла (до 0,2 %). Найбільш простим та економічним методом є нанесення срібла на частинки мідного порошку шляхом контактного обміну. Вивчено вплив електролітів різної природи (нітратного, пірофосфатного, сульфосаліцилатного, сульфітного, залізоціанистого, ціанистороданистого та роданистого) на кінетичні характеристики електродних процесів. Проведено структурні дослідження мідного порошку, легованого сріблом. Визначено насипну щільність порошків після цементації, а також густину, зсідання, електроопір і твердість зразків, виготовлених традиційним методом з легованих порошків. У більшості систем процес цементації протікає під час дифузійного контролю катодної реакції. Це, однак, не сприяє видимому утворенню нарощень та дендритів срібла на поверхні мідних частинок. Згідно з результатами рентгенофазового аналізу, у процесі цементації на поверхні частинок утворюється твердий розчин міді в сріблі. Після спікання сирих пресувань сплав гомогенізується з утворенням твердого розчину срібла в міді. Природа електроліту помітно впливає на властивості матеріалу Cu - Ag. У деяких випадках одночасно збільшуються твердість та електропровідність зразків. Ціанистороданистий електроліт вважається найкращим для легування мідного порошку сріблом.

Вивчено теплові режими роботи міксера-дозатора магнітогідродинамічного типу. Розроблено математичну модель, що дозволяє адекватно описати теплові процеси в міксері. За допомогою цієї моделі вивчено режим запуску міксера-дозатора в роботу і спікання його вогнетривкої футеровки. У режимі запуску встановлено вплив на температуру чавуну потужності індукційного нагріву та температури попереднього розігріву футеровки. Вироблено рекомендації по керуванню технологічними параметрами процесу. Одержані результати перевірено у виробничих умовах.

Побудовано математичну модель зворотної перитектичної реакції та порівняно розв'язок рівнянь моделі з експериментальними даними. Модель дозволяє розраховувати параметри процесів спікання порошків швидкорізальних сталей.

Проведено моделювання температурного поля у контакті двох металевих частинок у процесі електроімпульсного спікання під час прокатки. Подано математичні вирази для твердо- та рідкофазних процесів.

Сформульовано задачі акустичних неруйнівних методів, що використовуються для контролю якості шаруватих матеріалів. Розглянуто особливості поширення пружних хвиль у цих матеріалах. Запропоновано акустичні моделі шаруватих матеріалів і проаналізовано механізми зміни параметрів пружних хвиль, що пов'язані з якістю зчеплення окремих шарів. Наведено результати контролю якості нанесення хромових покриттів на підкладку з чавуну та спікання елементів структури спрямовано-пористих матеріалів на основі алюмінієвої фольги.