Техника - молодёжи 1981-06, страница 13

АТОМЫ «СШИВАЮТ» МЕТАЛЛЫ

Как известно, первая попытка американских космонавтов выйти в открытый космос закончилась неудачно — не открылся выходной люк. «Русские лазеры запаивают двери наших кораблей!» — с такими заголовками выходили тогда газеты. Специалистам с мыса Канаверал не пришлось бы долго ломать голову над причиной досадного отказа, если бы им было знакомо явление диффузионного соединения материалов в вакууме, открытое в 1954 году советским ученым Н. Ф. Казаковым (см. его статью в «ТМ» № 5 за 1957 год).

— В конце сороковых годов металловедам пришлось срочно учиться обрабатывать жаростойкие материалы и сверхтвердые сплавы, — вспоминает заслуженный деягель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Николай Федотович Казаков. — Если при обработке традиционных сталей стахановцам удавалось достигать скорости резания в 3000 м/мин, то сейчас, обтачивая металлы отменной прочности и твердости, их резцы уже при скорости в 10—16 м/мин словно бы натыкались на невидимое препятствие в заготовке. Поверхность металла покрывалась «рябью», резко возрастал расход энергии, начинались вибрации инструмента, достигающие 200 биений в секунду. Резцы изнашивались, быстро ломались.

При внимательном обследовании их поверхности обнаруживались подозрительные микроскопические бугорки — наросты. Их величина колебалась от микрон до нескольких миллиметров. Эти мельчайшие частицы обрабатываемого металла столь прочно въедались в тело инструмента, что их было невозможно отделить от режущих кромок, не разрушив поверхности резца.

КАК

СОЕДИНИТЬ НЕСОЕДИНИМОЕ?..

(К 4-й стр. обложим)

АЛЕКСАНДР ПЕРЕВОЗЧИКОВ, ваш спец. корр.

«САМОЕ ТЕМНОЕ ЯВЛЕНИЕ В МЕТАЛЛОРЕЗАНИИ»

Так окрестили наросты ученые, еще в конце прошлого века объявившие войну непонятному и опасному явлению. Большинство специалистов сходилось во мнении, что образование бугорков связано с оплавлением и одновременной пластической деформацией стружки. Казалось правдоподобным, что повышенные температура и давление разогревали и одновременно спрессовывали металлическую пыль в нарост.

Но вот что смущало Казакова в таком объяснении. Изучая физические свойства наростов, он обратил внимание на в 2—3 раза большую по сравнению с материалом детали твердость спрессованной стружки. Никакое механическое воздействие

Сотовые панели из титановых сплавов для авиационной промышленности.

на разогретые частицы металла не могло привести к такому резкому изменению физических свойств! Вероятнее всего, размышлял он, на границе металл — резец происходят физико-химические превращения. Но какова их природа? Что за силы заставляют металлическую стружку столь прочно прикипать к металлу резца?..

Ответ забрезжил, когда в один прекрасный день припомнил он известный школьный опыт. Два свинцовых столбика с зачищенными концами после несильного сжатия образуют неразъемное соединение. Силы межатомного сцепления не позволяют цилиндрам распасться под действием собственного веса. Этот классический пример диффузии, а точнее — самодиффузии, поскольку атомами обменивались однородные металлы, имел, по-видимому, место и в случае с резцом.

Стремясь подтвердить догадку, ученый вновь и вновь вставал к станку. Увеличивая скорость резания, отмечал начало зарождения бугорка... Сходящая стружка, как мокрая губка мел, тщательно стирала с заготовки все окисные и адсорбционные пленки.

В следующий момент, когда на межатомное расстояние под давлением в 25 тыс. кг/см 2 сближались чистые, разогретые до тысячи градусов слои металла, диффундирующие атомы намертво сшивали металлические поверхности. Сообщение Казакова поначалу встретили с недоверием даже коллеги: как-де могут стружка и резец взаимодействовать на межатомном уровне?!

А у него в картотеке насчитывалась уже добрая сотня металлографических и радиоизотопных анализов образцов, подтверждающих кристаллическую структуру наростов. Это могло означать только одно: на режущей кромке происходит не только пластическая деформация, но и сложные явления массопере-носа.

Структура, перенос массы, диффузия атомов... Необходимо было время, чтобы в металлорезании прижились эти термины чистой науки.

А тут, осматривая керамический резец, которым только что проточили медную заготовку, Казаков и на нем обнаружил таинственные бугорки. Это был знак, им уже расшифрованный! Означал он, что медь при определенных условиях могла соединяться с керамикой.

— Медь с керамикой?! — ахнули специалисты. — Не может быть!

И вновь радиоизотопная просвет-ка подтвердила невероятное: медь и керамика проникают друг в друга.

10