Техника - молодёжи 1967-05, страница 5

А МАТЕРИАЛЫ-ТО

НОВОЕ К 50-ЛЕТИЮ

НУЖНО ИЗОБРЕТАТЬ!

Л. МАКСИМОВ, инженер

Нередко бывает так после жаркого обсуждения смелого проекта, после того как автор уверенно ответит на замечания оппонентов и все уже успеют поверить в новую машину, главный конструктор вдруг скажет со вздохом:

— Ну, все очень хорошо. Просто великолепно. Только нз чего, из какого материала мы сделаем эту штуку?

Наступает тягостная тишина. Через минуту-другую актор начинает молча сворачивать чертежи

Действительно, производство материалов — едва ли не саман консервативная область промышленности. И это сдерживает прогресс важнейших направлений науки н техники.

Создание современных скоростных самолетов стало возможным только благодаря освоению высокопрочных легких сплавов на основе алюминия, магния и титана. Мощные газовые турбины никогда бы ие сошли с листов ватмана, если бы не появились жаропрочные мате риалы на базе никеля, хрома и ниобия. Атомные электростанции вступили в строй лишь потому что удалось получить совершенно новые материалы, не боящиеся мощного радиоактивного излучения.

Еще совсем недавно материаловеды уверенно смотрели в будущее, спокойно встречая растущие требования конструкторов. Но в последние годы «задел», который имели специалисты в области материалов, начал стремительно таять и сегодня практически уже исчерпан. Создатели новой техники аавят такие жесткие условия, называют такие цифры, которые если и нельзя назвать фантастическими. то уж но крайней мере следует отнести куда-то к самой границе реального.

Судите сами. Для гиперзвуковых самолетов и ракет необходимы материалы, сохраняющие механическую прочность при температуре выше 1300° С. Вдумайтесь d эту цифру. Привычный для авиации алюминий плавится уже при 660" С. Магний — при 650° С, а при 1120° С — это ниже, чем требуется, — он кипит! Даже стальные сплавы при той температуре, какая интересует конструкторов, становятся мягкими, вот-вот расплавятся

И это еще не все Некоторые элементы ракетных двигателей должны работать в потоке газов, раскаленных до 3300° С. Значит, славящийся своей тугоплавкостью вольфрам перейдет в жидкое состояние. О молибдене и говорить не приходится!

А вот пример нз другой, не менее важной области. В многотонных изделиях, поступающих с заводов, сталь имеет предел текучести около 150 кг на квадратный мил диметр, Но для отдельных узлов мощных гидравлических прессов и установок высокого давления зтот показатель должен быть увеличен вдвое, а то и втрое!

КОНСТРУИРОВАТЬ!

17 ели не говорить о тугоплавких, то все остальные зна-комые технике вещее ва могут работать при температурах не выше 950 С, в лучшем случае — 1000° С. Вольфрам, молибден, графит, керамику при всем уважении к нх уникальным свойствам трудно назвать с кон струкционной точки зрения хорошими материалами. Они обладают чрезвычайно низкой пластичностью. Сделать из них деталь нужной конфигурации — дело непростое. А сделаешь —■ так и пользоваться нелегко: слабый удар — и все труды насмарку. В лаборатории удается соблюсти меры предосторожности. Но как быть, когда деталь установлена на действующей машине?

Нет, не случайно прочность считается одной из основных характеристик материалов. А если вспомнить о низком сопротивлении процессам коррозии, о недостаточной

стойкости при резкой смеис температур {при тепловых «ударах»), станет очевидно, что в чистом виде туго плавкие материалы далеко не идеальны.

Многие ученые склоняются к такому мнению: нн один из известных ныне сплавов не может быть существенно улучшен. Нужны новые пути создания веществ. Пути эти уже не только намечены. По ним сделаны первые успешные шаги.

Рассуждать приходится примерно так, как рассуждала известная героиня Гоголя, «конструировавшая» идеального жениха. Вот Оы от А взять нос. а от В - статность да прибавить к ним вальяжность В, сдобренную ка пнталами Г, тогда-то бы...

Так и ученым приходится комбинировать порой свойства совершенно разнородных материалов, органически чуждых друг другу. Используемые компоненты должны остаться самими собой, не так. как в обычных сплавах. Более того, нужно сохранить сильные свойства каждого вещества, чтобы оно подавило слабости соседа. Таким образом появится новый материал, вобравший в себя от родителей все лучшее. К примеру, тугоплавкость польф рама, легкость алюминии и химическую стойкость тефлона.

КОМБИНИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

II дея комбинирования не нова Вы, наверное, знаете о ■ * пластмассовых покрытиях, которые уже давно и с ус пехом используются в технике. Тонкая пленка полимора, нанесенная на стальную полосу или ленту, рождает новый материал — металлопласт, От стали он наследует прочность и способность подвергаться штамповке. От по лимера — химическую стойкость.

Ученые уже умеют объединять металлы и неметаллы, металлы и неорганические вещества, неорганические с органическими, создают даже тройные композиции: металл. органическое и неорганическое соединения.

К металлопластам довольно тесно приближаются пля кированные материалы (на основной металл наносится тем или иным способом слой другого). Стальной лист покрыт тончайшей алюминиевой плёнкой. Механические свойства стали сохранены, зато деталь ведет себя по отношению к агрессивным средам так, словно она иа алюминия.

Другой вариант композиции типа «металл — металл»: волокна вольфрама равномерно распределены в меди. Вольфрам облагородил медь своей прочностью, а пластичная медь избави а новый материал от хруикости вольфрама Вольфрам, кстати, можно заменить «усами» (тончайшими нитями) окиси алюминия. Они придадут материалу повышенную прочность при комнатной и высоких темпе ратурах. Это характерный пример содружества металла и неорганического ,'еоединения.

Скрепив пластинки слюды стеклянной связкой, получим хороший теплостойкий диэлектрик (диэлектрические свойства слюды комбинируются с теплостойкостью стек ла). Фенопласты, армированные полиамидными тканями, дают великолепные теплозащитные материалы. Это ком бииации «неорганика — неорганика» и «органика — органика». А что такое знаменитые стеклопластики, которые по прочности не уступают стали и намного легче ее? Со юз типа лнеорганика — органика».

И наконец, тройная композиция «металл — неорганика — органика». Металл снабжен пористым керамическим покрытием, пропитанным смолой. Керамика защитит сталь от высоких температур; когда же они станут чрезмерно высокими, начнет испаряться смола, отбирая у конструкции тепло Другими словами, материал будет сам себя охлаждать.

3

#