Юный техник 1979-04, страница 33
СЕКРЕТ ПРОЧНОСТИ — Может ли медная проволока толщиной в миллиметр удержать груз в полтонны? — с такого вопроса начал разговор со мной начальник лаборатории упрочнения сталей и сортового проката НИИ автотракторных материалов кандидат технических наук В. И. Повар. — Не может, — подсчитал я. — Запаса прочности не хватит. — Верно сегодня не хватит, — подтвердил мой собеседник. — Но завтра... — И он рассказал мне... Цзвестно, чем регулярнее расположены атомы в кристаллической решетке, чем меньше примесей, тем металл прочнее. Отсюда, казалось бы, напрашивается прямой и ясный путь упрочнения металлов: нужно делать их кристаллическую решетку мак имально правильной. Но сделать решетку такой, как подсказывает теория, далеко не просто. Всего 0,3% примесей, которые допускаются в химически чи том алюминии, уже дают 2 • 1017 нарушений кристаллической решетки в одном только кубическом миллиметре! Лишь при строжайшем лабораторном режиме удается выращивать из металла абсолютно правильные кристаллы. Ценятся такие правильные кристаллы очень дорого, при всем желании ими никак не заменить все множество промышленных слитков металла, которое потребляет сегодняшняя машиностроительная промышленность. Но вот что удивительно! Если мы постараемся и, скажем, в том нее химически чистом алюминии снизим число нарушений кристаллической решетки еще в миллион раз, полученный металл можно будет... запросто резать ножом! Настолько он станет мягок и податлив. Почему так получается? Ведь мы как будто только что выяснили: дефекты кристаллической решетки уменьшают прочность металла... А дело здесь вот в чем. Атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, постоянно колеблются, беспрерывно обмениваются своей анергией с со-с дями. И если количество энергии, приобретенной атомом, в какой-то момент превысит потен циальный барьер, атом срывается со своего места и выходит в межузлие. (Причем атомы примесей во многих случаях уходят со своих мест значительно легче основных атомов.) Потерявший свое постоянное место в кристаллической решетке атом именуется теперь дислоцированным, а освободившееся в узле место называется вакантным. В местах вакансий образуются искажения кристаллической решетки, распространяющиеся примерно на пять клеточек во все стороны от дефекта. Эти нарушения структуры — дислокации — не являются постоянными, они все время путешествуют по решетке: некоторые свободные атомы заполняют вакансии, зато по соседству образуются новые вакантные места... Такие перемещения дислокаций и могут снизить прочность металла настолько, что его можно резать обычным ножом. Но это только один сюрприз дислокации. Исследования, проведенные НИИ автотракторных материалов и в Московском институте стали и сплавов, показали, что блуждания дислокаций могут продолжаться, пока их число в кристаллической решетке относительно мало и есть свободные места, на которые дислокации могут перемещаться. Но вот число дислокаций возросло настолько, что 30 |
