Разработаны два типа дисперсно-упрочненных наночастицами объемных конструкционных материалов с эффектом одновременного упрочнения наночастицами карбидных зерен и металлической матрицы:
  • керамические материалы дисперсионно-твердеющего типа на основе карбида титана TiC с эффектом одновременного дисперсного упрочнения карбидных зерен и металлической связки в результате концентрационного расслоения (протекания управляемых твердорастворных превращений) пересыщенных твердых растворов и выделения благодаря этому нанодисперсных избыточных фаз как по всему объему карбидных зерен (например, фаз типа MeVC или MeV), так и металлической связки (например, γ′-фазы). Принципиальная новизна материаловедческого подхода к созданию таких материалов состоит в следующем. Пересыщенные твердые растворы могут быть получены в условиях высоких температурных градиентов, реализуемых в волне горения СВС-систем. Благодаря высокой температуре горения (до 2500–3500 °С) в зоне структурирования, твердые растворы, в соответствии с диаграммами состояния, накапливают высокую концентрацию легирующих элементов. При быстром охлаждении со скоростью порядка 102–103 К/с эти легирующие элементы не успевают покинуть кристаллическую решетку, и твердый раствор становится пересыщенным. Однако последующая термообработка приводит к концентрационному расслоению твердых растворов и выделению избыточных фаз. Условия термообработки, степень пересыщения и особенности диаграммы состояния дают возможность управлять размером избыточных фаз, выделение которых приводит к значительному росту физико-механических свойств. Происходит увеличение одновременно твердости, трещиностойкости, предела прочности, ударной вязкости.
  • керамические материалы (на основе карбидов, нитридов, боридов) с модифицированной структурой, полученной путем введения в исходную шихтовую смесь нанодисперсных добавок тугоплавких соединений, выполняющих роль модификаторов в процессе первичного и вторичного структурообразования через жидкую фазу. Впервые изучено влияние нанодисперсных добавок на макрокинетические параметры горения и структурообразование различных СВС-систем. Установлен эффект сильного модифицирования структуры продуктов синтеза, приводящий к одновременному росту прочности, твердости и трещиностойкости. Технология производства таких материалов реализована в опытно-промышленных условиях.