Техника - молодёжи 1987-07, страница 25

(Ловлю себя на мысли: как часто приходится писать о благотворности заложенных во многих областях советской науки и техники традиций. Но, спросят: что делать не имеющим этих традиций в силу разных причин? Заводить! И поскорее!)

Так был дан старт многим годам упорной работы, бесконечным экспериментам, неустанному (и далеко не всегда благодарному!) изобретательскому поиску, непрерывной учебе в сопредельных областях и предметах. Химикам пришлось, например, овладеть основами металлургии и даже вписать несколько новых страниц в ее теорию и практику.

Через несколько лет в лаборатории можно было получить практически любой тугоплавкий материал с заранее заданными свойствами. А оборудование для нового процесса оказалось настолько простым, что его без особых затруднений изготавливали сами исследователи. Над предметным столиком из тугоплавкого материала устанавливали подвижную (вверх — вниз) рамку со спиралью накаливания, насыпали на столик определенную порошкообразную смесь. Затем в нее опускали спираль и включали электрический ток. Раскалившаяся спираль поджигала смесь, по порошку мгновенно пробегала волна горения и оставляла за собой пепел, из которого, словно легендарная птица Феникс, рождался новый материал.

Все, что можно было сделать в стенах академического института, сделано. Можно передавать новшество для дальнейшей разработки соответствующему отраслевому НИИ. Но ученые решили сами довести новую технологию до промышленного внедрения. Сами разработали конструкцию опытного реактора, который затем был построен в институтских мастерских.

Принцип остался тем же, что и в лабораторных устройствах, только реактор сделали в виде толстостенного сосуда из жаропрочного материала. Принудительное охлаждение, графитовое покрытие внутренних стенок и дистанционное управление воспламенением исходной смеси обеспечивали надежную работу. Сосуд крепили на станине, напоминающей лафет старинной пушки. В ее жерле, в огне, бушевавшем по желанию авторов подобно смерчу или стремительно пробегавшем (в экспериментах химики научились задавать практически любой тип горения) направленным фронтом,

УСКОРЕНИЕ: ПРО!

и рождался тот или иной материал.

Новые материалы и технологию их изготовления показали коллегам из республиканских академических институтов и специалистам разных отраслей промышленности. Процесс авторы назвали СВС — самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Особенно специалисты заинтересовались методом СВС применительно к промышленному производству карбида титана, необходимого для изготовления твердых сплавов. Как мы уже говорили, на заводах карбид титана получают прокаливанием в высокотемпературных электропечах порошкообразного титана и углерода (сажи). Кроме больших затрат энергии и низкой производительности, традиционной технологии присущ еще один существенный недостаток. Карбид титана получают с высоким содержанием свободного углерода, попросту — сажи, которая мешает дальнейшему спеканию полученного материала в металлокерамические изделия, снижает их качество. Иное дело СВС, тут реакция проходит столь быстро и интенсивно, что углерода в карбид переходит ровно столько, сколько теоретически возможно при химическом соединении титана с углеродом.

Прямо на территории института ученые своими руками создали целый цех по производству карбида титана. В четыре герметичных реактора установки загружали по 2,5 килограмма исходной смеси, помещенной в реакционные стаканы. В реакторах создавали вакуум и с помощью вольфрамовой спирали поджигали смесь. Через несколько секунд полученный продукт охлаждали и извлекали для измельчения. Дальше методами порошковой металлургии из него получали готовое изделие. Мини-завод (четыре реактора емкостью по 10 литров каждый) действовал бесперебойно. Полупромышленная установка, разместившаяся на площадке всего в 80 квадратных метров (традиционная печь занимает места раз в десять больше), выдавала по 10 килограммов карбида титана за один цикл. И какого качества!

Здесь не только успевают прореагировать все сто процентов исходных материалов, но и происходит самоочистка, выгорают и уходят с газами нежелательные примеси.

К работе подключились ученые из Института химической физики АН Армянской ССР. На одном из

1ЕМЫ, ПОИСКИ, РЕШЕНИЯ

заводов Армении, выпускающем высокотемпературные керамические нагреватели, также создали цех СВС. В то время на предприятии можно было видеть любопытную картину: в одном цехе сосуществовали технологии старая и новая. Махины электронагревательных вакуумных печей еще вовсю рокотали. Шла только подготовка к их сносу. А рядом на небольшой свободной площадке того же цеха работали всего два СВС-реактора. И давали в десять раз больше продукции, чем заводские электропечи!..

Карбид титана не только главнейший материал для производства сверхтвердых сплавов и жаростойких изделий. Превращенный в тончайший порошок, он становится прекрасным сырьем для шлифовальных и полировальных паст, без которых немыслимо современное машиностроение. Зерна карбида титана почти не уступают по твердости карбидам кремния, бора и даже алмазным кристаллам. Но пастам на основе карбидов бора или кремния, более дорогостоящим — алмазным присущ общий недостаток: так называемое шаржирование, проникновение в поверхностный слой обрабатываемой детали микроскопических частиц абразивного вещества. Это ограничивает применение даже лучших паст, в частности, они непригодны для обработки более мягких цветных металлов. Узнав о необычных возможностях СВС-реакторов, специалисты Института проблем материаловедения АН УССР (они уже имели опыт создания паст на основе карбидов бора и кремния) попросили что-то новое, годное и для цветных металлов. Москвичи предложили испытать в этой роли свой карбид титана.

Вот как хорошо и быстро все получалось, может подумать читатель. Но не все было так просто.

Уже отработанная СВС-техноло-гия на этот раз оказалась бессильной.

Когда смесь титанового порошка и порошкообразного углерода сожгли в реакторе и сделали из «золы» пасту, пришлось разочароваться. Она получилась хуже существующих. Карбид, из которого была изготовлена паста, оказался загрязненным примесями кислорода, водорода, азота и даже хлора. В чем причина неудачи? Ведь одна из характеристик процесса СВС именно высокая чистота и однородность получаемых материалов.

23