Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. Разработана рентгеновская методика определения малой (0.1-0.2 об.%) доли наночастиц вторых фаз (W2C, a-W, WO2/WO3) в нанопорошках карбида вольфрама, полученных методом плазмохимического синтеза, а также в нано- и ультрамелкозернистых керамиках, скомпактированных из данных нанопорошков методом электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС). Предложенная методика представляет собой усовершенствованный метод корундовых чисел. Определены оптимальные режимы пробоподготовки спеченных образцов, оптимальные режимы рентгеновской съемки, проведен послойный фазовый анализ керамической заготовки, выявлены особенности поверхностного слоя – наличие преимущественной ориентации кристаллитов и отсутствие «примесной» фазы W2C, характерные для глубины до 50 мкм, оценена чувствительность метода рентгеновского фазового анализа к содержанию фазы W2C в нанопорошках монокарбида вольфрама и др. 2. Разработана методика рентгенофазового анализа строения наночастиц монокарбида вольфрама, полученных методом плазмохимического синтеза. Методика представляет собой усовершенствованный метод Ритвельда. Показано, что пики монокарбида вольфрама a-WC в нанопорошках уширены по сравнению с рентгеновскими пиками в субмикронных порошках, в области больших углов дифракции наблюдается перекрытие рентгеновских пиков, соответствующих фазе a-WC. Отметим, что пики фазы a-WC в нанопорошках несимметричны и уширены в области больших углов дифракции, что, по нашему мнению, в соответствии с уравнением Вульфа-Брегга, свидетельствует об уменьшении межплоскостного расстояния в приповерхностной области наночастиц a-WC. Установлено, что данный эффект обусловлен уменьшением концентрации углерода в поверхностном слое наночастиц карбида вольфрама из-за взаимодействия углерода с адсорбированным кислородом. 3. С использованием метода функционала плотности проведены расчеты параметров структуры и физических свойств кристаллов структурного типа карбида вольфрама. Расчеты, базирующиеся на FP-LAPW методе, проведены в рамках теории функционала плотности в программах WIEN2k и ELK. Оптимизация структур кристаллов типа карбида вольфрамам была проведена путем минимизации полной энергии относительно объема элементарной ячейки. Расчеты зонных структур выполнены в примитивной зоне Бриллюэна вдоль высокосимметричных направлений, в пакете WIEN2k с использованием трех обменно-корреляционных приближений (LDA, GGA, mBJ). Показано, что: (а) Кристаллы структурного типа карбида вольфрама обладают высокими значениями модуля сжатия (для 32 из 37 кристаллов значения превысили 130 ГПа). Показана корреляция между величиной модуля сжатия и плотностью состояний на уровне Ферми. (б) Показано, что для кристаллов одного стехиометрического состава, но принадлежащих к различным структурным типам, значение модуля сжатия также является максимальным для структурного типа карбида вольфрама. (в) Рассмотренные кристаллы делятся на три группы в соответствии с преобладающим вкладом в плотность состояний в прифермиевской области. Показано, что для ряда кристаллов, вклад которых в плотность состояний в этой области определяется только p- или d-орбиталями, наблюдается линейная зависимость между плотностью состояний на уровне Ферми и величиной модуля сжатия. (г) Определена энергия псевдощели для 32 кристаллов со структурой карбида вольфрама. Показана обратная корреляция между величиной модуля сжатия и энергией псевдощели для нитридов, карбидов и сульфидов. 4. Проведены исследования влияния режимов плазмохимического синтеза на гранулометрический состав (уровень дисперсности), фазовый состав и особенности строения нанопорошков карбида вольфрама. Разработаны рекомендации к выбору оптимальных режимов плазмохимического синтеза и восстановительного отжига в водороде, обеспечивающих получения нанопорошковых композиций системы W-C заданного фазового состава, а также с заданным содержанием углерода и кислорода. Показано, что увеличение температуры отжига приводит к значительному укрупнению частиц a-WC, и при температурах отжига выше 1050-1100 оС получаются обычные микронные порошки, представляющие собой прочные «подспеченные» наночастицы карбида вольфрама. Установлено, что поверхность нанопорошков монокарбида вольфрама содержит повышенную концентрацию кислорода, количество которого увеличивается в процессе хранения нанопорошков на открытом воздухе. Отжиг в водороде приводит к уменьшению концентрации углерода в поверхностном слое наночастиц карбида вольфрама из-за взаимодействия углерода кристаллической решетки с адсорбированным на поверхности наночастиц кислородом. 5. Синтезировано три экспериментальные партии порошков (отличающихся друг от друга режимом плазмохимического синтеза на первой стадии) массой от 150 до 540 г.; в каждой партии было несколько серий образцов, отличающихся друг от друга концентрацией кислорода, углерода и объемной долей частиц второй фазы (полукарбида W2C, оксидов WO2 и WO3, вольфрама a-W), количество которых зависело от режимов восстановительного отжига в водороде на второй стадии отжига. 6. Исследована кинетика высокоскоростного спекания плазмохимических нанопорошков карбида вольфрама. Показано, что зависимости усадки от температуры нагрева имеют двухстадийный характер – в области «низких» температур кинетика усадки определяется интенсивностью процесса зернограничной диффузии, а при высоких температурах – интенсивностью процесса объемной диффузии вольфрама в кристаллической решетке монокарбида вольфрама. Установлено, что наличием частиц оксидов WO2/WO3 провоцирует аномальный рост зерен и увеличение объемной доли частиц W2C при ЭИПС нанопорошков в области «низких» температур, а также приводит к увеличению энергии активации спекания. Увеличение концентрации углерода в нанопорошках приводит к уменьшению интенсивности распада фазы монокарбида вольфрама, повышению плотности и уменьшению среднего размера зерна (снижению интенсивности роста зерен). 7. Проведены исследования влияния режимов ЭИПС на физико-механические свойства нано- и ультрамелкозернистых керамик на основе карбида вольфрама. Определены оптимальные режимы ЭИПС, обеспечивающие получение высокоплотных наноструктурированных керамик с высокими физико-механическими свойствами. По оптимальным режимам ЭИПС получены образцы с однородной ультрамелкозернистой структурой (средний размер зерна 150-300 нм), плотностью 99.5% и высокой твердостью (30.6 ГПа при величине коэффициента трещиностойкости по Палмквисту 6.9 МПа*м1/2). 8. Полученные результаты опубликованы в ведущих отечественных и зарубежных журналах ("Materials Chemistry and Physics", "Physics B: Condensed Matter", "Физика и химия обработки материалов", "Заводская лаборатория"), а также представлены на международных, всероссийских и региональных научных конференциях (Международная конференция "Синтез и консолидация порошковых материалов (SCPM-2018)", Международная конференция "Фазовые превращения и прочность кристаллов" (ФППК-2018) и др.).

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1. С использованием технологии плазмохимического синтеза и последующего восстановительного отжига получены экспериментальные партии нанопорошков WC-Co с различным содержанием кобальта (0.3, 0.6, 1 вес.%), различным содержанием углерода и кислорода. Проведен анализ влияния режимов плазмохимического синтеза и восстановительного отжига в водороде на концентрацию углерода и кислорода в сверхнизкокобальтовых нанопорошках WC-Co. Показано, что повышенная концентрация адсорбированного кислорода приводит при спекании к ускоренному образованию частиц η-фазы, оказывающих отрицательное влияние на физико-механические свойства УМЗ твердых сплавов. Получены экспериментальные партии нанопорошков WC-Co с различным содержанием графита, который позволяет скомпенсировать отрицательное влияние адсорбированного кислорода. 2. Разработана методика рентгенофазового исследования структурно-фазового состояния межфазных границ в ультрамелкозернистых (УМЗ) твердых сплавах, позволяющая достоверно определять малые объемные доли (минимальный порог обнаружения – 0.2 вес.%) частиц η-фазы, а также позволяющая проводить исследования структурно-фазового состояния кобальтовой фазы в спеченных образцах. С использованием данной методики было показано, что в твердых сплавах с пониженным содержанием углерода частицы η-фазы имеют состав Co3W3C (PDF №01-078-4940, ICSD №166747), в то время как в твердых сплавах с повышенным содержанием углерода наблюдаются частицы Co6W6C (PDF №01-078-3752, ICSD №165459), а в твердых сплавах с пониженным содержанием кобальта (0.3%) – частицы η-фазы имеют состав Co3W9C4 (PDF №00-006-0616, ICSD №16888). Обнаружено, что в условиях высокоскоростного нагрева в твердых сплавах спеченных даже при повышенных температурах нагрева формируется «низкотемпературная» фаза Co6W6C. Установлено, что при спекании сплавов с пониженным содержанием кобальта (0.3%) происходит трансформация наночастиц «ядро WC – оболочка γ-фазы на основе Со» в наночастицы «ядро WC – оболочка (η-фаза)», что приводит к резкому повышению энергии активации спекания. При высокоскоростном спекании твердых сплавов WC-1%Co нагрев наночастиц «ядро WC – оболочка (γ-фаза Со)» приводит к формированию сложной системы межфазных границ «ядро WC – подслой (η-фаза) – оболочка (γ-фаза)», что положительно сказывается на энергии активации и скорости уплотнения УМЗ твердых сплавов. 3. Проведены исследования влияния кобальта на кинетику высокоскоростного спекания УМЗ сверхнизкокобальтовых твердых сплавов. Продемонстрировано, что процесс высокоскоростного спекания ультрамелкозернистых сверхнизкокобальтовых твердых сплавов можно последовательно представить в виде последовательной смены следующих механизмов: перегруппировка частиц при пониженных температурах (Стадия I) - спекание частиц WC-Co за счет диффузионной ползучести кобальта по Коблу, интенсивность которой определяется скоростью зернограничной диффузии (Стадия II) - спекание за счет диффузионной ползучести, скорость которой лимитируется скоростью объемной диффузии в кобальте (Стадия III-1) - спекание частиц карбида вольфрама по межзеренным границам WC/WC в условиях интенсивного роста зерен (Стадия III-2). Показано, что в процессе ЭИПС нанопорошков WC-(0.3, 0.6, 1)вес.%Co происходит науглероживание поверхности за счет взаимодействия образцов твердых сплавов с графитовой пресс-формой, что приводит к различиям в фазовом составе и физико-механических свойств поверхностного и центрального областей спеченных твердых сплавов. Показано, что в центральной части спеченных образцов сверхнизкокобальтовых твердых сплавов присутствует ~2-4% частиц η-фазы, объемная доля которых незначительно увеличивается с повышением концентрации кобальт. Установлено, что в образцах спеченных в режиме изотермической выдержки при температурах 750-850 оС встречаются частицы η-фазы трех модификаций: Co3W9C4 (только в сплаве с 0.3%Co), Co6W6C и Co3W3C (в твердых сплавах с 0.6 и 1%Co). Полученные методом ЭИПС образцы твердых сплавов имеют высокую плотность (96.4-98.4% от теоретической величины), мелкозернистую структуру и высокие механические свойства: твердость твердого сплава WC-0.3%Co составляет ~20.5 ГПа, а величина минимальная коэффициента трещиностойкости по Палмквисту – K1C = 7.1 МПа*м1/2. 4. Исследовано влияние графита (углерода) на кинетику высокоскоростного спекания УМЗ сверхнизкокобальтовых твердых сплавов с различным содержанием кобальта. Показано, что процесс высокоскоростного ЭИПС плазмохимических нанопорошков WC-Co с добавкой графита сохраняет стадийность спекания, характерную для сверхнизкокобальтовых твердых сплавов. Наблюдаемые особенности эволюции структуры твердых сплавов с добавкой графита обусловлены одновременным влиянием (i) повышенной концентрации кислорода, адсорбирующегося на поверхности плазмохимических наночастиц WC-Co при перемешивании, а также (ii) влиянием графита, приводящего к снижению энергии активации спекания за счет снижения интенсивности образования частиц η-фазы в «окисленных» нанопорошках WC-Co, а также формирования достаточно однородной мелкозернистой структуры. Установлено, что в процессе ЭИПС плазмохимических нанопорошков WC-Co с добавкой графита происходит науглероживание поверхности спекаемых образцов за счет взаимодействия твердого сплава с материалом графитовой пресс-формы. Это приводит к различиям в структуре и свойств поверхностных и центральных слоев спекаемых образцов. Отмечено, что концентрации 0.5% графита недостаточно для полного исчезновения частиц η-фазы в центральной части образцов твердых сплавов (на глубине ~ 300 мкм от поверхности). Показано, что введение графита приводит к формированию мелкозернистой структуры (подавлению аномального роста зерен) и снижению интенсивности образования частиц η-фазы. Отмечено, что в поверхностном слое спеченных образцов наблюдается образование частиц η-фазы состава Co3W3C, в то время как в центральных слоях образцов методом РФА обнаружены частицы «низкотемпературной» η-фазы состава Co6W6C. Высказано предположение, что образование частиц η-фазы состава Co6W6C в твердых сплавах с добавкой графита обусловлено снижением характерных температур спекания, а также снижением общей продолжительности процесса спекания по сравнению с традиционным вакуумным отжигом плазмохимических нанопорошков. За счет совместного использования технологии плазмохимического синтеза наночастиц карбида вольфрама, химико-металлургического метода получения нанокомпозитных частиц WC-Co и технологии электроимпульсного плазменного спекания получены образцы сверхнизкокобальтовых твердых сплавов с добавкой графита, обладающие однородной мелкозернистой структурой (средний размер зерна ~1-2 мкм), повышенной плотностью (не менее 98%) и повышенными механическими свойствами. Для образца твердого сплава WC-0.6%Co-0.3%C величина твердости составляет Hv = 20.2-20.5 ГПа при величине минимального коэффициента трещиностойкости KIC = 9.2-10.4 МПа*м1/2. 5. Проведены исследования влияния способа введения кобальта в твердые сплавы (смешивание нанопорошков WC и кобальта, нанесение ультратонких слоев кобальта на нанопорошки WC) на плотность, параметры микроструктуры и физико-механические свойства УМЗ твердых сплавов. Показано, что перемешивание порошков при столь малых концентрациях кобальта не позволяет добиться однородного перемешивания компонент (WC, Co, графит) и приводит к заметному повышению концентрации кислорода адсорбирующегося на поверхности наночастиц и отрицательно сказывается на физико-механических свойствах полученных твердых сплавов (при спекании кислород вступает в химическую реакцию с углеродом из кристаллической решетки карбида вольфрама, что приводит к его распаду и образованию нежелательной η-фазы). Установлено, что химико-металлургический метод обеспечивает большую равномерность нанесения кобальта на поверхность наночастиц и не приводит к заметному повышению концентрации кислорода. Вместе с тем отмечено, что равномерности распределения кобальта в объеме твердого сплава удается добиться лишь при его содержании около 1% - при меньшей концентрации кобальт распределяется достаточно неравномерно и концентрируется областям в несколько сотен микрон, что, проявляется, в частности, в различной твердости и размере зерна на разных участках спеченных образцов твердых сплавов. 6. Разработан лабораторный технологический процесс (регламент) изготовления образцов УМЗ твердых сплавов с содержанием 0.3-1 вес.%Co, обладающих высокими физико-механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками. Оптимизированы оптимальные режимы ключевых технологических операций (плазмохимического синтеза, смешивания, электроимпульсного плазменного спекания, вырезки образцов, обработки их поверхности), входящих в состав разработанного лабораторного технологического процесса. По оптимальным режимам получены образцы сверхнизкокобальтовых твердых сплавов на основе карбида вольфрама с УМЗ структурой (средний размер зерна менее 1 мкм), высокой плотностью (не менее 99%) и высокими физико-механическими свойствами. 7. Опубликована (принята в печать) статья в журнале «Ceramics International», серия статей в журнал «Физика и химия обработки материалов», журнале «Заводская лаборатория» и в сборниках трудов международных конференций («Journal of Physics: Conference Series», «IOP Conference Series: Materials Science and Engineering»).

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1. Подтвержден ранее обнаруженный эффект интенсивного науглероживания поверхности образцов карбида вольфрама и твердых сплавов WC-Co на глубину в несколько сотен микрон в процессе электроимпульсного («искрового») плазменного спекания (ЭИПС). Причиной науглероживания поверхности является интенсивная диффузия углерода от поверхности графитовой пресс-формы, в которой происходит спекание, в поверхность образца. Глубина диффузии зависит, в первую очередь, от режимов ЭИПС (температуры и времени спекания), а также от параметров микроструктуры керамики и ее фазового состава. Максимальная глубина науглероженного слоя в твердых сплавах может достигать 500 мкм. Установлено, что эффект науглероживания «маскирует» отрицательный эффект влияния абсорбированного кислорода на фазовый состав и механические свойства поверхностных слоев образцов керамик и твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Показано, что науглероживание поверхности приводит к интенсивному аномальному росту зерен в поверхностном слое и снижении его твердости. 2. Исследована кинетика адсорбции кислорода в плазмохимических нанопорошках карбида вольфрама и сверхнизкокобальтовых твердых сплавов WC-Co. Показано, что зависимость концентрации кислорода от времени хранения описывается законом близким к параболическому. Установлено, что нанопорошки сверхнизкокобальтовых твердых сплавов проявляют повышенную склонность к адсорбции кислорода, что обусловлено более ускоренной адсорбцией кислорода на поверхности кобальта по сравнению со скоростью адсорбции кислорода на поверхности наночастиц WC. Показано, что увеличение времени хранения (увеличение концентрации адсорбированного кислорода) нанопорошков карбида вольфрама приводит к снижению энергии активации спекания, а также к увеличению твердости и к уменьшению трещиностойкости керамик. Данный эффект обусловлен увеличением объемной доли частиц W2C в образцах, полученных методом электроимпульсного («искрового») плазменного спекания (ЭИПС) из порошков с повышенным содержанием адсорбированного кислорода. Установлено, что увеличение времени хранения плазмохимических нанопорошков WC-1%Co и WC-1%Co-0.6%VC приводит к повышению объемной доли частиц -фазы (Co3W3C) в спеченных твердых сплавах и уменьшению их трещиностойкости. Энергия активации спекания твердых сплавов на стадии интенсивной усадки незначительно увеличивается с повышением концентрации кислорода в нанопорошках. Энергия активации ЭИПС на стадии высокотемпературной усадки практически не зависит от концентрации кислорода в плазмохимических нанопорошках WC-1%Co и WC-1%Co-0.6%VC. Показано, что энергия активации ЭИПС керамик на основе карбиде вольфрама соответствует энергии активации диффузии углерода по границам зерен карбида вольфрама, а энергия активации ЭИПС сверхнизкокобальтовых твердых сплавов соответствует энергии активации диффузионной ползучести по Коблу -фазы на основе кобальта 3. Исследовано влияние углерода и кислорода, а также наличие частиц-ингибиторов на аномальный рост зерен в карбиде вольфрама и сверхнизкокобальтовых твердых сплавах полученных методом ЭИПС. Обнаружен эффект увеличения объемной доли аномально крупных зерен в поверхностном слое образцов чистого карбида вольфрама с увеличением времени хранения образцов. Это достаточно неожиданный результат, поскольку обычно предполагается, что добавление в карбид вольфрама избыточного углерода (например, в форме графита) позволяет эффективно подавлять аномальный рост зерен. Полученный результат, по нашему мнению, свидетельствует о том, что в чистом карбиде вольфрама, так же как и в твердых сплавах WC-Co, для эффективного подавления аномального роста зерен необходимо обеспечить определенное соотношение углерода и кислорода. При этом, как видно из эксперимента, одновременное увеличение содержания углерода и кислорода приводит к формированию крупнозернистой структуры с низкой твердостью. Установлено, что в образцах твердых сплавов WC-1%Co, также как и в чистом карбиде вольфрама, средний размер и объемная доля аномально крупных зерен в центральной части образца меньше, чем в Зоне А. Обратный эффект наблюдается в твердых сплавах с добавкой карбида ванадия. В центральных слоях средний размер и объемная доля аномально крупных зерен достигает ~80 мкм и 70-80%, соответственно, в то время как в поверхностных слоях наблюдается достаточно однородная структура, в которой объемная доля аномально крупных зерен не превышает 30%, а средний размер зерен составляет ~7-10 мкм. В данной случае, по нашему мнению, диффундирующий углерод выступил стабилизатором структуры. 4. Проведено исследование механизмов низкотемпературной (1325-1375 оС ~ 0.52-0.55Tm) ползучести (напряжение 70 МПа) образцов карбида вольфрама с различным начальным размером зерна (~0.5 мкм, ~ 1 мкм и ~3 мкм), полученных методом ЭИПС из порошков различной дисперсности (50 нм, 0.8 мкм, 3 мкм). Показано, что энергия активации ползучести уменьшается от 31 kTm (790 кДж/моль) до 15-22 kTm (380-560 кДж/моль) при увеличении среднего размера зерна, а величина коэффициента степенной ползучести n лежит в интервале от 1.2 до 3.5. Полученные результаты свидетельствуют о том, что процесс низкотемпературной ползучести в данных условиях контролируется процессом скольжения решеточных дислокаций в поле равномерно распределенных препятствий. 5. С использованием метода первопринципного моделирования (метод функционала плотности) проведено компьютерное моделирование и расчет параметров кристаллографической структуры наночастиц монокарбида вольфрама и полукарбида W2C. С помощью первопринципного метода, основанного на теории функционала плотности (DFT) в варианте Кона-Шема с использованием в качестве базисных функций линеаризованных плоских волн (LAPW) в реальном пространстве, реализованного в пакете Wien2k, получена электронная структура карбидов вольфрама α-WC и ε-W2C. Для описания обменно-корреляционных эффектов использовалось градиентное приближения (GGA) в параметризации Пердью-Бурке-Эрнцерхофа (PBE) с поправкой в форме Беки-Джонсона, позволяющей включить необходимый скачок обменно-корреляционного потенциала, не учитываемого при формулировании теории функционала плотности как теории невзаимодействующих частиц. Структура энергетических зон α-WC и ε-W2C состоит из двух основных групп, которые отделены друг от друга запрещенной щелью. Для металлоподобного карбида вольфрама α-WC нижняя зона представлена главным образом С 2s состояниями (−14.5 эВ до −10.3 эВ), следующие зоны имеют смешанный С 2p – W 5d характер. Энергетические зоны вблизи уровня Ферми EF (в интервале от −2.5 эВ до 0 эВ) определены в основном W 5d состояниями и отделены псевдощелью от гибридизированных C 2p и W 5d состояний (от −2.5эВ до −8.3 эВ). При этом для ε-W2C уровень Ферми EF расположен в области также 5d-подобных зон, определяя металлоподобные свойства всех модификаций W2C. Общая гибридная p−d-полоса (расположенная в интервале от −9 эВ до EF) по своему составу отчетливо делится на две части: нижняя (от −9 до −4.5 эВ) содержит преобладающие вклады C 2p-состояний, ответственные за ковалентные p−d-связи W−C, тогда как верхняя часть (от −4.5 эВ до EF) включает в основном вклады W 5d-состояний, организующие W−W-связи в металлической подрешетке ε-W2C. Полученные зонные структуры лежат в хорошем соответствии с имеющимися экспериментальными и теоретическими данными, что позволяет нам в дальнейшем использовать первопринциппные расчеты для верификации создаваемой кристаллической структуры и потенциала межатомного взаимодействии при проведении атомистического цикла моделирования. С использованием метода молекулярной динамики в программном пакете LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) проведено моделирование процесса адсорбции кислорода на поверхности наночастиц карбида вольфрама (размеры наночастиц 8.7 нм, 17.4 нм и 29 нм) и наночастицы со структурой «ядро (WC) – оболочка (Co)». Были использованы два различных потенциала порядка межатомной связи: ABOP для описания связи полной системы W–C–Сo и парный потенциал для взаимодействия с кислородом (W–O, C–O, Co–O, O–O). Для описания межатомной связи W–C–Сo был использован потенциал ABOP – усовершенствованный потенциал Терсоффа, а потенциал Леннарда-Джонса использоваться для описания взаимодействия C–O, O–O, W–O, Co–O. Количество кислорода равное 20% было выбрано из соображений количества кислорода в воздухе при нормальном атмосферном давлении. Расчеты проведены в предположении, что начальные тепловые скорости атомов подчиняются гауссовскому распределению, а рассматриваемая система находится при комнатной температуре 300К при нормальном атмосферном давлении 1 Бар. Для поддержания постоянной температуры и давления при моделировании был принят npt термостат Нозе-Гувера (Nose-Hoover). Построены зависимости концентрации адсорбировавшегося на поверхности наночастиц кислорода от размера наночастиц и от времени компьютерного эксперимента. Результаты расчетов сопоставлены с литературными данными [Красовский П.В., Ю.В. Благовещенский, Григорович К.В. Определение содержания кислорода в нанопорошках системы W-C-Co // Неорганические материалы. 2008. Т. 44, №9. С. 1074-1079] и показано их хорошее соответствие друг другу. 6. Получены и исследованы образцы ультрамелкозернистых сверхнизкокобальтовых твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Нанопорошки карбида вольфрама получены методом двухстадийного плазмохимического синтеза, а нанопорошки сверхнизкокобальтовых твердых сплавов (WC-1%Co, WC-1%Co-0.6%VC) со структурой «ядро (WC) – оболочка (Co)» - методом осаждения ультратонких слоев кобальта на поверхность синтезированных наночастиц α-WC. Консолидация нанопорошков проводилась по оптимальным режимам высокоскоростного электроимпульсного («искрового») плазменного спекания, определенным в ходе реализации этапов 1-3. Полученные образцы керамик имеют высокую плотность (98-99% от теоретической величины), однородную ультрамелкозернистую структуру со средним размером зерна менее 100 нм, высокую твердость (27-28 ГПа) и повышенную трещиностойкость (8.7-10.5 МПам1/2), а также высокую износостойкость, превышающую на 50% износостойкость промышленного твердого сплава ВК-8. Образцы ультрамелкозернистых сверхнизкокобальтовых твердых сплавов (WC-1%Co, WC-1%Co-0.6%VC) имеют повышенную плотность (более 98%), высокие характеристики твердости (18 ГПа) и минимальной трещиностойкости (10.3-10.8 МПам1/2), а также высокую износостойкость, превышающую на 30% износостойкость промышленного твердого сплава ВК-8. Испытания на износ проводились при комнатной температуре, с использованием контртела из карбида вольфрама, без использования СОЖ. Анализ результатов испытаний показывает, что величина коэффициента трения для УМЗ керамики из чистого карбида вольфрама, полученной методом ЭИПС из плазмохимического нанопорошка, составляет 0.25-0.26. Величина коэффициента трения керамики полученной из промышленных порошков, оказывается несколько больше и составляет 0.303-0.32, что, вероятно, обусловлено наличием остаточной пористости в спеченных образцах. Величина коэффициента трения в сверхнизкокобальтовых твердых сплавах оказывается несколько больше, чем в чистой керамике (карбиде вольфрама), и составляет 0.32-0.34 вне зависимости от концентрации кобальта (0.3, 0.6, 1%) в спеченном твердом сплаве.