Необычные свойства обычных металлов

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ...

скачать книгу Необычные свойства обычных металлов

дальнего порядка в твердом состоянии. Ведь тогда можно ожидать значительного изменения всех тех его свойств, которые определяются правильным строением кристаллов. Например, если у металла нет кристаллической решетки, то в нем не может быть и дислокаций в обычном понимании этого слова, потому что дислокация — это вполне определенное локальное нарушение правильной решетки. В аморфном металле нет и границ зерен, так как границы — это места сопряжения кристаллов, имеющих разную ориентировку решетки в пространстве.
...
В принципе способ, с помощью которого можно решить такую задачу, ясен — надо пытаться резко увеличить скорость охлаждения жидкого металла, чтобы быстро спуститься в ту область температур, где атомы уже не могут менять своих соседей. Расчеты и эксперименты показали, что подавить процесс кристаллизации действительно удается, но для этого нужны скорости охлаждения порядка миллионов градусов в секунду. Необходимость обеспечить такие громадные скорости охлаждения расплавленного металла создает известные технические трудности. Один из разработанных способов заключается в разбрызгивании мелких капель жидкого металла на хорошо отполированную поверхность быстро вращающегося холодного медного диска. Капля на поверхности диска «размазывается» очень тонким слоем (несколько микрометров), а хорошая теплопроводность меди обеспечивает высокую скорость теплоотвода.
...
Другие варианты — прокатка тонкой струи расплава между двумя массивными медными валками, расплющивание капли жидкого металла при резком сближении двух отполированных медных пластин и т. п. (рис. 100). По-видимому, первым получил аморфный металл советский ученый Е. С. Бушуев в 1945—1946 гг. Ему удалось реализовать метод «расплющивания» и с помощью рентгеновских лучей доказать, что он получил металлическое стекло. Однако результаты Е. С. Бушуева в то время вызвали сомнения и не были опубликованы, так что сейчас об этом имеются лишь устные сообщения.
...
«Массовое» получение аморфных металлических сплавов в научных лабораториях началось в 60-х годах, а в настоящее время уже налажен промышленный выпуск десятков сплавов в аморфном состоянии. Оказалось, что легче всего аморфизуются сплавы переходных и благородных металлов с металлоидами (неметаллами — угле-
...
дальнего порядка в твердом состоянии. Ведь тогда можно ожидать значительного изменения всех тех его свойств, которые определяются правильным строением кристаллов. Например, если у металла нет кристаллической решетки, то в нем не может быть и дислокаций в обычном понимании этого слова, потому что дислокация — это вполне определенное локальное нарушение правильной решетки. В аморфном металле нет и границ зерен, так как границы — это места сопряжения кристаллов, имеющих разную ориентировку решетки в пространстве.
...
В принципе способ, с помощью которого можно решить такую задачу, ясен — надо пытаться резко увеличить скорость охлаждения жидкого металла, чтобы быстро спуститься в ту область температур, где атомы уже не могут менять своих соседей. Расчеты и эксперименты показали, что подавить процесс кристаллизации действительно удается, но для этого нужны скорости охлаждения порядка миллионов градусов в секунду. Необходимость обеспечить такие громадные скорости охлаждения расплавленного металла создает известные технические трудности. Один из разработанных способов заключается в разбрызгивании мелких капель жидкого металла на хорошо отполированную поверхность быстро вращающегося холодного медного диска. Капля на поверхности диска «размазывается» очень тонким слоем (несколько микрометров), а хорошая теплопроводность меди обеспечивает высокую скорость теплоотвода.
...
Другие варианты — прокатка тонкой струи расплава между двумя массивными медными валками, расплющивание капли жидкого металла при резком сближении двух отполированных медных пластин и т. п. (рис. 100). По-видимому, первым получил аморфный металл советский ученый Е. С. Бушуев в 1945—1946 гг. Ему удалось реализовать метод «расплющивания» и с помощью рентгеновских лучей доказать, что он получил металлическое стекло. Однако результаты Е. С. Бушуева в то время вызвали сомнения и не были опубликованы, так что сейчас об этом имеются лишь устные сообщения.
...
«Массовое» получение аморфных металлических сплавов в научных лабораториях началось в 60-х годах, а в настоящее время уже налажен промышленный выпуск десятков сплавов в аморфном состоянии. Оказалось, что легче всего аморфизуются сплавы переходных и благородных металлов с металлоидами (неметаллами — угле-
...
дальнего порядка в твердом состоянии. Ведь тогда можно ожидать значительного изменения всех тех его свойств, которые определяются правильным строением кристаллов. Например, если у металла нет кристаллической решетки, то в нем не может быть и дислокаций в обычном понимании этого слова, потому что дислокация — это вполне определенное локальное нарушение правильной решетки. В аморфном металле нет и границ зерен, так как границы — это места сопряжения кристаллов, имеющих разную ориентировку решетки в пространстве.
...
В принципе способ, с помощью которого можно решить такую задачу, ясен — надо пытаться резко увеличить скорость охлаждения жидкого металла, чтобы быстро спуститься в ту область температур, где атомы уже не могут менять своих соседей. Расчеты и эксперименты показали, что подавить процесс кристаллизации действительно удается, но для этого нужны скорости охлаждения порядка миллионов градусов в секунду. Необходимость обеспечить такие громадные скорости охлаждения расплавленного металла создает известные технические трудности. Один из разработанных способов заключается в разбрызгивании мелких капель жидкого металла на хорошо отполированную поверхность быстро вращающегося холодного медного диска. Капля на поверхности диска «размазывается» очень тонким слоем (несколько микрометров), а хорошая теплопроводность меди обеспечивает высокую скорость теплоотвода.
...
Другие варианты — прокатка тонкой струи расплава между двумя массивными медными валками, расплющивание капли жидкого металла при резком сближении двух отполированных медных пластин и т. п. (рис. 100). По-видимому, первым получил аморфный металл советский ученый Е. С. Бушуев в 1945—1946 гг. Ему удалось реализовать метод «расплющивания» и с помощью рентгеновских лучей доказать, что он получил металлическое стекло. Однако результаты Е. С. Бушуева в то время вызвали сомнения и не были опубликованы, так что сейчас об этом имеются лишь устные сообщения.
...
родом, бором, фосфором и др.), причем есть сплавы в которых удается подавить кристаллизацию при скорости охлаждения порядка тысяч и даже сотен градусов в секунду. Предельная толщина металлических стекол из таких сплавов приближается к 1 мм. Чистые металлы, наоборот, очень трудно «заморозить». Пока лишь только никель удалось получить в аморфном состоянии, для чего потребовалась скорость охлаждения порядка 1010 градусов в секунду. Естественно, что чем выше критическая скорость охлаждения, необходимая для аморфизации, тем меньше предельная толщина металлического стекла. Ведь мы можем организовать быстрый отвод тепла только с поверхности остывающей пленки, а скорость охлаждения ее внутренних слоев регулируется уже теплопроводностью самого металла. Поэтому наиболее «ходовая» толщина металлических стекол — единицы или десятки микрометров.
...
Аморфное состояние металла в принципе неустойчиво, поскольку при наличии дальнего порядка суммарная энергия системы атомов меньше. Плотность металлических стекол всегда несколько меньше, так как средние межатомные расстояния больше, чем у соответствующих кристаллов. Аморфный сплав может реализовать свое стремление к кристаллизации при нагреве до температур, при которых подвижность атомов достаточна для их перестройки с образованием дальнего порядка. Здесь привычная последовательность событий меняется на обратную. Металл кристаллизуется не при охлаждении, а при нагреве, причем тем быстрее, чем выше температура. Если зависимость времени, необходимого для начала кристаллизации, от температуры экстраполировать к +20 °С, то получится, что при комнатной температуре самое неустойчивое металлическое стекло может «жить» 200 тысяч лет. Таким образом, аморфные сплавы «боятся» нагревов, но вдали от опасного района температур могут нести службу практически неограниченное время.
...
Какие же свойства аморфных сплавов особо ценны для техники? Как и ожидалось, аморфные металлы во многих отношениях отличаются от своих кристаллических собратьев. Хотя модули упругости при аморфизации снижаются в среднем на 30 % (силы межатомной связи уменьшаются), но прочность и твердость резко возрастают. Отсутствие дислокаций приводит к тому, что металлические стекла по прочности превосходят самые
...
родом, бором, фосфором и др.), причем есть сплавы в которых удается подавить кристаллизацию при скорости охлаждения порядка тысяч и даже сотен градусов в секунду. Предельная толщина металлических стекол из таких сплавов приближается к 1 мм. Чистые металлы, наоборот, очень трудно «заморозить». Пока лишь только никель удалось получить в аморфном состоянии, для чего потребовалась скорость охлаждения порядка 1010 градусов в секунду. Естественно, что чем выше критическая скорость охлаждения, необходимая для аморфизации, тем меньше предельная толщина металлического стекла. Ведь мы можем организовать быстрый отвод тепла только с поверхности остывающей пленки, а скорость охлаждения ее внутренних слоев регулируется уже теплопроводностью самого металла. Поэтому наиболее «ходовая» толщина металлических стекол — единицы или десятки микрометров.
...
Аморфное состояние металла в принципе неустойчиво, поскольку при наличии дальнего порядка суммарная энергия системы атомов меньше. Плотность металлических стекол всегда несколько меньше, так как средние межатомные расстояния больше, чем у соответствующих кристаллов. Аморфный сплав может реализовать свое стремление к кристаллизации при нагреве до температур, при которых подвижность атомов достаточна для их перестройки с образованием дальнего порядка. Здесь привычная последовательность событий меняется на обратную. Металл кристаллизуется не при охлаждении, а при нагреве, причем тем быстрее, чем выше температура. Если зависимость времени, необходимого для начала кристаллизации, от температуры экстраполировать к +20 °С, то получится, что при комнатной температуре самое неустойчивое металлическое стекло может «жить» 200 тысяч лет. Таким образом, аморфные сплавы «боятся» нагревов, но вдали от опасного района температур могут нести службу практически неограниченное время.
...
Какие же свойства аморфных сплавов особо ценны для техники? Как и ожидалось, аморфные металлы во многих отношениях отличаются от своих кристаллических собратьев. Хотя модули упругости при аморфизации снижаются в среднем на 30 % (силы межатомной связи уменьшаются), но прочность и твердость резко возрастают. Отсутствие дислокаций приводит к тому, что металлические стекла по прочности превосходят самые
...
родом, бором, фосфором и др.), причем есть сплавы в которых удается подавить кристаллизацию при скорости охлаждения порядка тысяч и даже сотен градусов в секунду. Предельная толщина металлических стекол из таких сплавов приближается к 1 мм. Чистые металлы, наоборот, очень трудно «заморозить». Пока лишь только никель удалось получить в аморфном состоянии, для чего потребовалась скорость охлаждения порядка 1010 градусов в секунду. Естественно, что чем выше критическая скорость охлаждения, необходимая для аморфизации, тем меньше предельная толщина металлического стекла. Ведь мы можем организовать быстрый отвод тепла только с поверхности остывающей пленки, а скорость охлаждения ее внутренних слоев регулируется уже теплопроводностью самого металла. Поэтому наиболее «ходовая» толщина металлических стекол — единицы или десятки микрометров.
...
Аморфное состояние металла в принципе неустойчиво, поскольку при наличии дальнего порядка суммарная энергия системы атомов меньше. Плотность металлических стекол всегда несколько меньше, так как средние межатомные расстояния больше, чем у соответствующих кристаллов. Аморфный сплав может реализовать свое стремление к кристаллизации при нагреве до температур, при которых подвижность атомов достаточна для их перестройки с образованием дальнего порядка. Здесь привычная последовательность событий меняется на обратную. Металл кристаллизуется не при охлаждении, а при нагреве, причем тем быстрее, чем выше температура. Если зависимость времени, необходимого для начала кристаллизации, от температуры экстраполировать к +20 °С, то получится, что при комнатной температуре самое неустойчивое металлическое стекло может «жить» 200 тысяч лет. Таким образом, аморфные сплавы «боятся» нагревов, но вдали от опасного района температур могут нести службу практически неограниченное время.
...
Какие же свойства аморфных сплавов особо ценны для техники? Как и ожидалось, аморфные металлы во многих отношениях отличаются от своих кристаллических собратьев. Хотя модули упругости при аморфизации снижаются в среднем на 30 % (силы межатомной связи уменьшаются), но прочность и твердость резко возрастают. Отсутствие дислокаций приводит к тому, что металлические стекла по прочности превосходят самые
...
лучшие легированные стали (~3000 МПа). Высокая твердость определяет их великолепную износостойкость. Правда, пластичность аморфных сплавов низка, что тоже можно было ожидать, так как «носителями» пластичности являются дислокации. Все же металлические стекла не так хрупки, как обычное стекло. Их можно, например, прокатывать при комнатной температуре.
...
Другое важнейшее преимущество аморфных металлических сплавов — их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) металлические стекла вообще не корродируют. Например, скорость коррозии аморфного сплава, содержащего железо, никель и хром, в растворе соляной кислоты практически равна нулю. Для сравнения можно сказать, что скорость коррозии «классического» коррозионностойкого сплава железа с никелем и хромом (знаменитая нержавеющая сталь, которую так и называют — «нержавейка») в той же среде превышает 10 мм/год. Основная причина такой высокой коррозионной стойкости аморфных сплавов, по-видимому, состоит в том, что не имея кристаллической решетки, они лишены и характерных «дефектов» кристаллов — дислокаций и, главное, границ между зернами. Высокая плотность упаковки атомов в кристалле вблизи этих «дефек-
...
лучшие легированные стали (~3000 МПа). Высокая твердость определяет их великолепную износостойкость. Правда, пластичность аморфных сплавов низка, что тоже можно было ожидать, так как «носителями» пластичности являются дислокации. Все же металлические стекла не так хрупки, как обычное стекло. Их можно, например, прокатывать при комнатной температуре.
...
Другое важнейшее преимущество аморфных металлических сплавов — их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) металлические стекла вообще не корродируют. Например, скорость коррозии аморфного сплава, содержащего железо, никель и хром, в растворе соляной кислоты практически равна нулю. Для сравнения можно сказать, что скорость коррозии «классического» коррозионностойкого сплава железа с никелем и хромом (знаменитая нержавеющая сталь, которую так и называют — «нержавейка») в той же среде превышает 10 мм/год. Основная причина такой высокой коррозионной стойкости аморфных сплавов, по-видимому, состоит в том, что не имея кристаллической решетки, они лишены и характерных «дефектов» кристаллов — дислокаций и, главное, границ между зернами. Высокая плотность упаковки атомов в кристалле вблизи этих «дефек-
...
лучшие легированные стали (~3000 МПа). Высокая твердость определяет их великолепную износостойкость. Правда, пластичность аморфных сплавов низка, что тоже можно было ожидать, так как «носителями» пластичности являются дислокации. Все же металлические стекла не так хрупки, как обычное стекло. Их можно, например, прокатывать при комнатной температуре.
...
Другое важнейшее преимущество аморфных металлических сплавов — их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) металлические стекла вообще не корродируют. Например, скорость коррозии аморфного сплава, содержащего железо, никель и хром, в растворе соляной кислоты практически равна нулю. Для сравнения можно сказать, что скорость коррозии «классического» коррозионностойкого сплава железа с никелем и хромом (знаменитая нержавеющая сталь, которую так и называют — «нержавейка») в той же среде превышает 10 мм/год. Основная причина такой высокой коррозионной стойкости аморфных сплавов, по-видимому, состоит в том, что не имея кристаллической решетки, они лишены и характерных «дефектов» кристаллов — дислокаций и, главное, границ между зернами. Высокая плотность упаковки атомов в кристалле вблизи этих «дефек-
...
тов» уменьшается столь резко, что вдоль них легко проникают в металл «вражеские агенты». Важно, что бездефектная структура аморфного сплава передается той тонкой окисной пленке, которая образуется на его поверхности на начальных стадиях коррозионного процесса и в дальнейшем защищает металл от прямого контакта с «агрессором».
...
Весьма интересным оказалось и сочетание некоторых физических свойств аморфных сплавов, в частности, магнитных и электрических. Выяснилось, что сплавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) в аморфном состоянии также ферромагнитны.
...
В плане практического использования ферромагнитных металлов важно их деление на «магнитомягкие» и «магнитожесткие». Первые применяют, например, для сердечников трансформаторов — здесь нужно, чтобы материал легко перемагничивался (менял направление намагничивания) при изменении направления тока, которое происходит 50 раз в секунду. Вторые трудно намагнитить, но зато их трудно и размагнитить. Поэтому после намагничивания они сами надолго остаются источниками сильного магнитного поля (постоянные магниты).
...
Магнитные свойства материалов необходимо определенным образом сочетать с их электрическими свойствами. В частности, электросопротивление сердечников трансформаторов должно быть возможно более высоким, потому что индуцируемые при перемагничивании «паразитные» вихревые токи нагревают сердечник и пускают На ветер значительную часть преобразуемой электроэнергии. Требования низкого магнитного и высокого электрического сопротивления в обычных кристаллических ферромагнетиках очень трудно совместить.
...
Но если магнитные свойства аморфных и кристаллических сплавов различаются мало, то в «электрическом отношении» аморфизация приводит к качественно новой ситуации.
...
В обычных кристаллических металлах даже вблизи температуры плавления средний пробег электронов проводимости между двумя столкновениями с решеткой может составлять несколько десятков межатомных расстояний. Такая большая длина пробега обусловлена правильной периодичностью в расположении ионов. Аморфизация устраняет дальний порядок и средняя длина свободного пробега электрона сразу уменьшается до
...
тов» уменьшается столь резко, что вдоль них легко проникают в металл «вражеские агенты». Важно, что бездефектная структура аморфного сплава передается той тонкой окисной пленке, которая образуется на его поверхности на начальных стадиях коррозионного процесса и в дальнейшем защищает металл от прямого контакта с «агрессором».
...
Весьма интересным оказалось и сочетание некоторых физических свойств аморфных сплавов, в частности, магнитных и электрических. Выяснилось, что сплавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) в аморфном состоянии также ферромагнитны.
...
В плане практического использования ферромагнитных металлов важно их деление на «магнитомягкие» и «магнитожесткие». Первые применяют, например, для сердечников трансформаторов — здесь нужно, чтобы материал легко перемагничивался (менял направление намагничивания) при изменении направления тока, которое происходит 50 раз в секунду. Вторые трудно намагнитить, но зато их трудно и размагнитить. Поэтому после намагничивания они сами надолго остаются источниками сильного магнитного поля (постоянные магниты).
...
Магнитные свойства материалов необходимо определенным образом сочетать с их электрическими свойствами. В частности, электросопротивление сердечников трансформаторов должно быть возможно более высоким, потому что индуцируемые при перемагничивании «паразитные» вихревые токи нагревают сердечник и пускают На ветер значительную часть преобразуемой электроэнергии. Требования низкого магнитного и высокого электрического сопротивления в обычных кристаллических ферромагнетиках очень трудно совместить.
...
Но если магнитные свойства аморфных и кристаллических сплавов различаются мало, то в «электрическом отношении» аморфизация приводит к качественно новой ситуации.
...
В обычных кристаллических металлах даже вблизи температуры плавления средний пробег электронов проводимости между двумя столкновениями с решеткой может составлять несколько десятков межатомных расстояний. Такая большая длина пробега обусловлена правильной периодичностью в расположении ионов. Аморфизация устраняет дальний порядок и средняя длина свободного пробега электрона сразу уменьшается до
...
нескольких ангстрем, т. е. становится соизмеримой с межатомным расстоянием. Представьте себе, как легко пройти сквозь строй солдат, если расстояние между шеренгами достаточно велико и они не слишком раскачиваются, и как трудно протиснуться в нашей «застывшей» толпе людей.
...
Итог ясен—электросопротивление аморфных сплавов гораздо выше, чем кристаллических (обычно в 2—3 раза). С увеличением температуры обычных кристаллических металлов и сплавов их электросопротивление увеличивается, так как рост амплитуды тепловых колебаний решетки уменьшает длину свободного пробега электронов. Величину относительного прироста сопротивления при повышении температуры на 1
...
коэффициентом электросопротивления. У аморфных сплавов этот коэффициент значительно меньше, чем у кристаллических. Более того, он может быть даже отрицательным, так как при увеличении температуры происходит некоторая релаксация атомной структуры металлического стекла (некоторая «утряска» атомов). При этом небольшое увеличение степени порядка в расположении атомов перекрывает действие другого фактора — роста амплитуды их тепловых колебаний и в
...
нескольких ангстрем, т. е. становится соизмеримой с межатомным расстоянием. Представьте себе, как легко пройти сквозь строй солдат, если расстояние между шеренгами достаточно велико и они не слишком раскачиваются, и как трудно протиснуться в нашей «застывшей» толпе людей.
...
Итог ясен—электросопротивление аморфных сплавов гораздо выше, чем кристаллических (обычно в 2—3 раза). С увеличением температуры обычных кристаллических металлов и сплавов их электросопротивление увеличивается, так как рост амплитуды тепловых колебаний решетки уменьшает длину свободного пробега электронов. Величину относительного прироста сопротивления при повышении температуры на 1
...
коэффициентом электросопротивления. У аморфных сплавов этот коэффициент значительно меньше, чем у кристаллических. Более того, он может быть даже отрицательным, так как при увеличении температуры происходит некоторая релаксация атомной структуры металлического стекла (некоторая «утряска» атомов). При этом небольшое увеличение степени порядка в расположении атомов перекрывает действие другого фактора — роста амплитуды их тепловых колебаний и в
...
Если вернуться к сердечникам трансформаторов, то будет видно, что замена обычной трансформаторной стали аморфным сплавом даст огромную экономию энергии. В США подсчитано, что потери на вихревые токи уменьшаются при этом в 4 раза, а экономия только на одном из видов силовых трансформаторов составляет 200 млн. долларов в год. Необычное сочетание магнитных и электрических свойств металлических стекол позволяет с большим эффектом использовать их и для других преобразователей тока, датчиков, сердечников разного рода реле. Успешным оказался опыт применения аморфных металлов для головок магнитной записи, так как здесь немалую роль играет их высокая износостойкость. Сочетание износостойкости с коррозионной стойкостью позволяет получить долговечные и качественные лезвия для бритья и другие подобные изделия.
...
Перспективы практического использования аморфного состояния металлов выглядят очень внушительно еще и потому, что сейчас уже созданы методы аморфи-зации тонких поверхностных слоев массивных изделий. При воздействии на поверхность изделия мощного лазерного или электронного луча удается в короткое время расплавить очень тонкий наружный слой, который после прекращения воздействия остывает с огромной скоростью за счет отвода тепла в толщу холодного металла. Таким образом, обычный кристаллический металл, вероятно, можно будет надежно защитить от износа и коррозии.
...
Если вернуться к сердечникам трансформаторов, то будет видно, что замена обычной трансформаторной стали аморфным сплавом даст огромную экономию энергии. В США подсчитано, что потери на вихревые токи уменьшаются при этом в 4 раза, а экономия только на одном из видов силовых трансформаторов составляет 200 млн. долларов в год. Необычное сочетание магнитных и электрических свойств металлических стекол позволяет с большим эффектом использовать их и для других преобразователей тока, датчиков, сердечников разного рода реле. Успешным оказался опыт применения аморфных металлов для головок магнитной записи, так как здесь немалую роль играет их высокая износостойкость. Сочетание износостойкости с коррозионной стойкостью позволяет получить долговечные и качественные лезвия для бритья и другие подобные изделия.
...
Перспективы практического использования аморфного состояния металлов выглядят очень внушительно еще и потому, что сейчас уже созданы методы аморфи-зации тонких поверхностных слоев массивных изделий. При воздействии на поверхность изделия мощного лазерного или электронного луча удается в короткое время расплавить очень тонкий наружный слой, который после прекращения воздействия остывает с огромной скоростью за счет отвода тепла в толщу холодного металла. Таким образом, обычный кристаллический металл, вероятно, можно будет надежно защитить от износа и коррозии.
...
Если вернуться к сердечникам трансформаторов, то будет видно, что замена обычной трансформаторной стали аморфным сплавом даст огромную экономию энергии. В США подсчитано, что потери на вихревые токи уменьшаются при этом в 4 раза, а экономия только на одном из видов силовых трансформаторов составляет 200 млн. долларов в год. Необычное сочетание магнитных и электрических свойств металлических стекол позволяет с большим эффектом использовать их и для других преобразователей тока, датчиков, сердечников разного рода реле. Успешным оказался опыт применения аморфных металлов для головок магнитной записи, так как здесь немалую роль играет их высокая износостойкость. Сочетание износостойкости с коррозионной стойкостью позволяет получить долговечные и качественные лезвия для бритья и другие подобные изделия.
...
Перспективы практического использования аморфного состояния металлов выглядят очень внушительно еще и потому, что сейчас уже созданы методы аморфи-зации тонких поверхностных слоев массивных изделий. При воздействии на поверхность изделия мощного лазерного или электронного луча удается в короткое время расплавить очень тонкий наружный слой, который после прекращения воздействия остывает с огромной скоростью за счет отвода тепла в толщу холодного металла. Таким образом, обычный кристаллический металл, вероятно, можно будет надежно защитить от износа и коррозии.
...
Если вернуться к сердечникам трансформаторов, то будет видно, что замена обычной трансформаторной стали аморфным сплавом даст огромную экономию энергии. В США подсчитано, что потери на вихревые токи уменьшаются при этом в 4 раза, а экономия только на одном из видов силовых трансформаторов составляет 200 млн. долларов в год. Необычное сочетание магнитных и электрических свойств металлических стекол позволяет с большим эффектом использовать их и для других преобразователей тока, датчиков, сердечников разного рода реле. Успешным оказался опыт применения аморфных металлов для головок магнитной записи, так как здесь немалую роль играет их высокая износостойкость. Сочетание износостойкости с коррозионной стойкостью позволяет получить долговечные и качественные лезвия для бритья и другие подобные изделия.
...
Перспективы практического использования аморфного состояния металлов выглядят очень внушительно еще и потому, что сейчас уже созданы методы аморфи-зации тонких поверхностных слоев массивных изделий. При воздействии на поверхность изделия мощного лазерного или электронного луча удается в короткое время расплавить очень тонкий наружный слой, который после прекращения воздействия остывает с огромной скоростью за счет отвода тепла в толщу холодного металла. Таким образом, обычный кристаллический металл, вероятно, можно будет надежно защитить от износа и коррозии.
...
В этой небольшой главе, заключающей нашу книгу о металлах, речь пойдет об особом классе материалов, в котором металлы часто играют далеко не первые роли. Иногда металлы вообще не используются при создании таких материалов, т. е. они могут выступать в качестве конкурентов материалам металлическим. Это — так называемые композиционные материалы. Основную идею, используемую в этой области, один из первых «композиторов» американский ученый А. Дитц выразил следующим образом: «...Совместная работа разнородных материалов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого и количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих».
...
Читатель, вероятно, уже почувствовал, что в мире материалов множество запретов, часть из которых вообще невозможно преодолеть. Например, нельзя превысить теоретическую прочность, нельзя заставить металл нести
...
В этой небольшой главе, заключающей нашу книгу о металлах, речь пойдет об особом классе материалов, в котором металлы часто играют далеко не первые роли. Иногда металлы вообще не используются при создании таких материалов, т. е. они могут выступать в качестве конкурентов материалам металлическим. Это — так называемые композиционные материалы. Основную идею, используемую в этой области, один из первых «композиторов» американский ученый А. Дитц выразил следующим образом: «...Совместная работа разнородных материалов дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого и количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих».
...
Читатель, вероятно, уже почувствовал, что в мире материалов множество запретов, часть из которых вообще невозможно преодолеть. Например, нельзя превысить теоретическую прочность, нельзя заставить металл нести
...
Нельзя получить больших упругих деформаций, так как вступают в действие механизмы пластичности, нельзя получить больших пластических деформаций, потому что срабатывают механизмы разрушения, нельзя устранить остаточную деформацию без нового деформационного воздействия, поскольку она необратима по своей природе. Это уже такие «нельзя», с которыми мы в силах бороться методом «если очень хочется, то можно».
...
Трудно совместить требования высокой прочности и высокой пластичности, так как в одном случае нужно, чтобы дислокаций не было или чтобы они были неподвижны, а в другом — чтобы они были подвижными и легко размножались. С подобными трудностями можно бороться методом компромисса, хотя это и не радикальное решение проблемы.
...
Есть много трудностей и чисто инженерного характера. Одна из них особенно много забот вызывает у создателей авиационной и космической техники. Это — проблема соотношения прочности и плотности материалов, проблема экономии веса, которая имеет важное значение и на Земле.
...
В фантастических романах можно встретить множество проектов, связанных с пробуриванием Земли насквозь или строительством лестниц, достающих до Луны. Есть близкие по смыслу примеры и в реальной жизни. Рассмотрим один из них.
...
При добыче нефти издавна используется метод откачки: насос опускают в скважину, а привод его («качалка», которую каждый видел хотя бы в фильмах о нефтепромыслах) находится на поверхности. Движение качалки передается насосу через колонну штанг — длинных стальных стержней, соединенных между собой муфтами. Чем длиннее колонна, тем большая нагрузка приходится на верхнюю штангу, так как вес колонны пропорционален ее длине. Но верхняя штанга может выдержать лишь такое напряжение, которое не превышает предела прочности стали, используемой для изготовления штанг.
...
Нельзя получить больших упругих деформаций, так как вступают в действие механизмы пластичности, нельзя получить больших пластических деформаций, потому что срабатывают механизмы разрушения, нельзя устранить остаточную деформацию без нового деформационного воздействия, поскольку она необратима по своей природе. Это уже такие «нельзя», с которыми мы в силах бороться методом «если очень хочется, то можно».
...
Трудно совместить требования высокой прочности и высокой пластичности, так как в одном случае нужно, чтобы дислокаций не было или чтобы они были неподвижны, а в другом — чтобы они были подвижными и легко размножались. С подобными трудностями можно бороться методом компромисса, хотя это и не радикальное решение проблемы.
...
Есть много трудностей и чисто инженерного характера. Одна из них особенно много забот вызывает у создателей авиационной и космической техники. Это — проблема соотношения прочности и плотности материалов, проблема экономии веса, которая имеет важное значение и на Земле.
...
В фантастических романах можно встретить множество проектов, связанных с пробуриванием Земли насквозь или строительством лестниц, достающих до Луны. Есть близкие по смыслу примеры и в реальной жизни. Рассмотрим один из них.
...
Человек в поисках нефти «зарывается» все глубже н глубже в землю. Колонна штанг должна удлиняться, нагрузка на верхнюю штангу растет. Попробуем заказать металлургам штанги из более прочной стали. «Нет, —■ отвечают металлурги, — резервы прочности стали исчерпаны; если ваше изделие не выдерживает заданной нагрузки, мы можем изготовить для вас штанги большего диаметра». Что же, и на том спасибо. Площадь поперечного сечения значительно возрастет, так как она пропорциональна квадрату диаметра и при той же прочности верхняя штанга выдержит вес более длинной колонны.
...
Но стоп! Ведь возрастет сечение и всех остальных штанг их вес и вес всей колонны увеличится точно в той же пропорции, в какой увеличится площадь сечения. Значит, таким образом решить проблему не удается: 10— 15 км — вот предел длины колонны из обычных сталей.
...
Человек в поисках нефти «зарывается» все глубже н глубже в землю. Колонна штанг должна удлиняться, нагрузка на верхнюю штангу растет. Попробуем заказать металлургам штанги из более прочной стали. «Нет, —■ отвечают металлурги, — резервы прочности стали исчерпаны; если ваше изделие не выдерживает заданной нагрузки, мы можем изготовить для вас штанги большего диаметра». Что же, и на том спасибо. Площадь поперечного сечения значительно возрастет, так как она пропорциональна квадрату диаметра и при той же прочности верхняя штанга выдержит вес более длинной колонны.
...
Но стоп! Ведь возрастет сечение и всех остальных штанг их вес и вес всей колонны увеличится точно в той же пропорции, в какой увеличится площадь сечения. Значит, таким образом решить проблему не удается: 10— 15 км — вот предел длины колонны из обычных сталей.
...
Человек в поисках нефти «зарывается» все глубже н глубже в землю. Колонна штанг должна удлиняться, нагрузка на верхнюю штангу растет. Попробуем заказать металлургам штанги из более прочной стали. «Нет, —■ отвечают металлурги, — резервы прочности стали исчерпаны; если ваше изделие не выдерживает заданной нагрузки, мы можем изготовить для вас штанги большего диаметра». Что же, и на том спасибо. Площадь поперечного сечения значительно возрастет, так как она пропорциональна квадрату диаметра и при той же прочности верхняя штанга выдержит вес более длинной колонны.
...
Но стоп! Ведь возрастет сечение и всех остальных штанг их вес и вес всей колонны увеличится точно в той же пропорции, в какой увеличится площадь сечения. Значит, таким образом решить проблему не удается: 10— 15 км — вот предел длины колонны из обычных сталей.
...
Конечно, можно искать выход в уменьшении сечения колонны по мере удаления в глубь Земли, но на этом пути немало технических трудностей, а главное — штанги должны выдерживать не только свой вес, но и передавать усилие от качалки насосу. Здесь уже начнутся обрывы по принципу «где тонко, там и рвется», тонкие штанги не выдержат рабочего напряжения.
...
Этот пример показывает важность такой характеристики материала, как отношение прочности к удельному Бесу. Чем выше это отношение, тем с больших глубин мы сможем откачивать нефть. В авиации и ракетостроении эта проблема стоит не менее остро. Если не хватает прочности материала, чтобы он мог выдержать расчетную нагрузку, приходится увеличивать площадь сечения деталей, а значит и их вес. Чтобы оторвать от Земли более тяжелый корабль, нужен более мощный двигатель, который, естественно, сам будет иметь большие габариты и больший вес. Для его работы потребуется больший запас топлива, которое тоже имеет вес и т. д. Одно осложнение вызывает другое, получается замкнутый круг, из которого только один выход — нужны материалы с большей удельной прочностью, с большей прочностью на единицу веса.
...
Во многих случаях для конструкторов важна и другая удельная характеристика — отношение модуля упругости к удельному весу. Если прочность материала очень высока, то он сможет выдержать значительную упругую деформацию, величина которой при заданном расчетном
...
Конечно, можно искать выход в уменьшении сечения колонны по мере удаления в глубь Земли, но на этом пути немало технических трудностей, а главное — штанги должны выдерживать не только свой вес, но и передавать усилие от качалки насосу. Здесь уже начнутся обрывы по принципу «где тонко, там и рвется», тонкие штанги не выдержат рабочего напряжения.
...
напряжении определяется модулем упругости. Например, усы или тонкие стеклянные нити, как мы знаем, выдерживают относительную упругую деформацию 5— 7 %( Но большие упругие деформации в конструкциях часто недопустимы по принципиальным соображениям.
...
Чем же может руководствоваться композитор, сочиняющий свои произведения в области материалов? Поле деятельности здесь огромно. Взяв любой справочник по материалам, мы убедимся, что все вместе
...
они охватывают колоссальный диапазон свойств. Среди металлов, захвативших более 2/3 таблицы Менделеева, есть такие, которые плавятся при температурах ниже О РС и выше 3000 °С, которые имеют модуль упругости около 5-Ю3 и более 5• 105 МПа и, соответственно, на 2 порядка различающуюся теоретическую прочность. Еще богаче разнообразие свойств в оставшейся трети системы элементов. А какое множество химических соединений существует в природе или может быть получено в искусственных условиях. И каждое из них со своим диапазоном свойств.
...
Так что выбор материалов для композиций очень богат. Задача лишь в том, чтобы совместить несовместимое, чтобы заставить работать вместе «гений и злодейство», «лед и пламень» — материалы с резко различающимися свойствами.
...
они охватывают колоссальный диапазон свойств. Среди металлов, захвативших более 2/3 таблицы Менделеева, есть такие, которые плавятся при температурах ниже О РС и выше 3000 °С, которые имеют модуль упругости около 5-Ю3 и более 5• 105 МПа и, соответственно, на 2 порядка различающуюся теоретическую прочность. Еще богаче разнообразие свойств в оставшейся трети системы элементов. А какое множество химических соединений существует в природе или может быть получено в искусственных условиях. И каждое из них со своим диапазоном свойств.
...
Так что выбор материалов для композиций очень богат. Задача лишь в том, чтобы совместить несовместимое, чтобы заставить работать вместе «гений и злодейство», «лед и пламень» — материалы с резко различающимися свойствами.
...
тает на растяжение (он хрупок), а при сжатии может выдерживать большие напряжения. Если сделать из бетона фундамент, то все будет в порядке. Но строительные конструкции часто несут изгибающие нагрузки; при этом внешние слои деталей растягиваются. Если при изготовлении железобетона предварительно растянуть стальные армирующие стержни, то после застывания и снятия внешней силы бетон будет препятствовать упругому сжатию арматуры.
...
Чаще при создании композиционных материалов используется другой принцип. Обычно композиционные материалы представляют собой мягкую пластичную матрицу, в которой размещены волокна или слои прочного и, чаще всего, более хрупкого материала. Эксперименты показывают, что прочность пучка параллельных волокон обычно ниже средней прочности отдельного волокна. Причина этого — в
...
Если же поместить волокна в пластичной матрице, то она будет играть роль посредника, равномерно распределяя нагрузку между прочными волокнами. Здесь, конечно, важны соотношения модулей и пределов упругости матрицы и волокон, прочность их связи, объемная доля волокон в композиции.
...
Интересно в частности, что прочность композиционного материала немонотонно изменяется с ростом доли сечения, занятой прочными волокнами (рис. 107). Когда мы начинаем вводить волокна в матрицу, то ее прочность
...
тает на растяжение (он хрупок), а при сжатии может выдерживать большие напряжения. Если сделать из бетона фундамент, то все будет в порядке. Но строительные конструкции часто несут изгибающие нагрузки; при этом внешние слои деталей растягиваются. Если при изготовлении железобетона предварительно растянуть стальные армирующие стержни, то после застывания и снятия внешней силы бетон будет препятствовать упругому сжатию арматуры.
...
Чаще при создании композиционных материалов используется другой принцип. Обычно композиционные материалы представляют собой мягкую пластичную матрицу, в которой размещены волокна или слои прочного и, чаще всего, более хрупкого материала. Эксперименты показывают, что прочность пучка параллельных волокон обычно ниже средней прочности отдельного волокна. Причина этого — в
...
вначале снижается. При малой доле волокон они настолько разобщены, что вообще не принимают участия в деформации материала, работает только матрица. Вместе с тем присутствие волокон ослабляет сечение образца — это как бы пустые места, отверстия, не несущие
...
вначале снижается. При малой доле волокон они настолько разобщены, что вообще не принимают участия в деформации материала, работает только матрица. Вместе с тем присутствие волокон ослабляет сечение образца — это как бы пустые места, отверстия, не несущие
...
вначале снижается. При малой доле волокон они настолько разобщены, что вообще не принимают участия в деформации материала, работает только матрица. Вместе с тем присутствие волокон ослабляет сечение образца — это как бы пустые места, отверстия, не несущие
...
вначале снижается. При малой доле волокон они настолько разобщены, что вообще не принимают участия в деформации материала, работает только матрица. Вместе с тем присутствие волокон ослабляет сечение образца — это как бы пустые места, отверстия, не несущие
...
нагрузки. И только, начиная с определенного критического содержания волокон в композиции, они принимают на себя роль прочного скелета, а матрица лишь передает напряжения от одного волокна к другому.
...
Волокна не обязательно должны быть непрерывными. Существует понятие критической длины волокон. Если она не меньше определенной величины, то композиционный материал лишь незначительно уступает по прочности композиции с непрерывными волокнами.
...
При создании композиционных материалов возникает много других проблем чисто научного характера, но главная трудность — технологическая. Мы не будем сейчас обсуждать вопросы стоимости композиционных материалов, производительности агрегатов, выращивающих «усы» и тонкие волокна для армирования, сложности при их соединении с матрицей и т. д. Скажем лишь, что хотя некоторые виды композиций уже давно используются в технике, и применение этих материалов постоянно расширяется, все же их следует считать пока материалами будущего. По прогнозам специалистов композиционные материалы составят серьезную конкуренцию сталям и другим металлическим сплавам в различных областях машиностроения лишь к концу нашего столетия.
...
Закончим этот раздел и всю книгу двумя таблицами, иллюстрирующими возможности материалов будущего, и небольшим комментарием к ним. Отнесемся к табл. 2 со вниманием, она позволяет сделать ряд важных выводов.
...
Во-первых, сталь даже в виде очень тонкой проволоки оказывается в удельном выражении самым непрочным (ац
...
Во-вторых, отпущенный природой резерв прочности сталей использован в большей мере, чем у неметаллов. Ведь модуль упругости бора, углерода вдвое выше, чем у стали, а достигнутая пока прочность (од) — такая же. Если в качестве армирующих волокон в будущем можно будет использовать «усы» этих материалов, то их преимущество еще более возрастет. На-
...
нагрузки. И только, начиная с определенного критического содержания волокон в композиции, они принимают на себя роль прочного скелета, а матрица лишь передает напряжения от одного волокна к другому.
...
Волокна не обязательно должны быть непрерывными. Существует понятие критической длины волокон. Если она не меньше определенной величины, то композиционный материал лишь незначительно уступает по прочности композиции с непрерывными волокнами.
...
При создании композиционных материалов возникает много других проблем чисто научного характера, но главная трудность — технологическая. Мы не будем сейчас обсуждать вопросы стоимости композиционных материалов, производительности агрегатов, выращивающих «усы» и тонкие волокна для армирования, сложности при их соединении с матрицей и т. д. Скажем лишь, что хотя некоторые виды композиций уже давно используются в технике, и применение этих материалов постоянно расширяется, все же их следует считать пока материалами будущего. По прогнозам специалистов композиционные материалы составят серьезную конкуренцию сталям и другим металлическим сплавам в различных областях машиностроения лишь к концу нашего столетия.
...
Проблема соединения тонких и сравнительно коротких «усов» в единый композиционный материал сложнее, чем создание композиций из непрерывных тонких волокон.1 Набор таких непрерывных волокон пропитывается тем или иным связующим веществом — и композиция готова. Наиболее распространенные сейчас композиционные материалы состоят из стеклянных, органических, угольных или борных нитей в полимерной матрице. Наполнители (полиэфирные смолы и др.) должны быть легкими и по возможности прочно соединять арматуру в единое целое. Есть композиции и на основе металлических матриц. Свойства некоторых из современных композиционных материалов приведены в табл. 3.
...
Видно, что попытка «впрячь в одну телегу» различные по свойствам материалы уже сейчас увенчалась большим успехом. Удельная прочность самой лучшей стали превышена в 2—3 раза, удельная жесткость — в
...
Проблема соединения тонких и сравнительно коротких «усов» в единый композиционный материал сложнее, чем создание композиций из непрерывных тонких волокон.1 Набор таких непрерывных волокон пропитывается тем или иным связующим веществом — и композиция готова. Наиболее распространенные сейчас композиционные материалы состоят из стеклянных, органических, угольных или борных нитей в полимерной матрице. Наполнители (полиэфирные смолы и др.) должны быть легкими и по возможности прочно соединять арматуру в единое целое. Есть композиции и на основе металлических матриц. Свойства некоторых из современных композиционных материалов приведены в табл. 3.
...
Видно, что попытка «впрячь в одну телегу» различные по свойствам материалы уже сейчас увенчалась большим успехом. Удельная прочность самой лучшей стали превышена в 2—3 раза, удельная жесткость — в
...
Из боро- и углепластиков изготавливают отдельные детали самолетов и ракет, спортивный инвентарь — невесомые велосипеды, теннисные ракетки, хоккейные клюшки — многое другое. «Автомобиль будущего», целиком изготовленный из композиционных материалов, станет легче на одну треть. Корпус «самолета будущего» тоже станет легче на 30 %, что позволит снизить вес двигателей и горючего, а полезную нагрузку увеличить втрое.
...
В заключение отметим, что композиционные материалы уже побывали на Луне. Потолок кабины экипажа лунного модуля был изготовлен из стеклопластика на основе кремнийорганической смолы, а лестница и площадка для входа и выхода космонавтов — из эпоксидных стеклопластиков.
...
Из боро- и углепластиков изготавливают отдельные детали самолетов и ракет, спортивный инвентарь — невесомые велосипеды, теннисные ракетки, хоккейные клюшки — многое другое. «Автомобиль будущего», целиком изготовленный из композиционных материалов, станет легче на одну треть. Корпус «самолета будущего» тоже станет легче на 30 %, что позволит снизить вес двигателей и горючего, а полезную нагрузку увеличить втрое.
...
В заключение отметим, что композиционные материалы уже побывали на Луне. Потолок кабины экипажа лунного модуля был изготовлен из стеклопластика на основе кремнийорганической смолы, а лестница и площадка для входа и выхода космонавтов — из эпоксидных стеклопластиков.
...
Из боро- и углепластиков изготавливают отдельные детали самолетов и ракет, спортивный инвентарь — невесомые велосипеды, теннисные ракетки, хоккейные клюшки — многое другое. «Автомобиль будущего», целиком изготовленный из композиционных материалов, станет легче на одну треть. Корпус «самолета будущего» тоже станет легче на 30 %, что позволит снизить вес двигателей и горючего, а полезную нагрузку увеличить втрое.
...
В заключение отметим, что композиционные материалы уже побывали на Луне. Потолок кабины экипажа лунного модуля был изготовлен из стеклопластика на основе кремнийорганической смолы, а лестница и площадка для входа и выхода космонавтов — из эпоксидных стеклопластиков.
...
Из боро- и углепластиков изготавливают отдельные детали самолетов и ракет, спортивный инвентарь — невесомые велосипеды, теннисные ракетки, хоккейные клюшки — многое другое. «Автомобиль будущего», целиком изготовленный из композиционных материалов, станет легче на одну треть. Корпус «самолета будущего» тоже станет легче на 30 %, что позволит снизить вес двигателей и горючего, а полезную нагрузку увеличить втрое.
...
В заключение отметим, что композиционные материалы уже побывали на Луне. Потолок кабины экипажа лунного модуля был изготовлен из стеклопластика на основе кремнийорганической смолы, а лестница и площадка для входа и выхода космонавтов — из эпоксидных стеклопластиков.
...
Из боро- и углепластиков изготавливают отдельные детали самолетов и ракет, спортивный инвентарь — невесомые велосипеды, теннисные ракетки, хоккейные клюшки — многое другое. «Автомобиль будущего», целиком изготовленный из композиционных материалов, станет легче на одну треть. Корпус «самолета будущего» тоже станет легче на 30 %, что позволит снизить вес двигателей и горючего, а полезную нагрузку увеличить втрое.
...
В заключение отметим, что композиционные материалы уже побывали на Луне. Потолок кабины экипажа лунного модуля был изготовлен из стеклопластика на основе кремнийорганической смолы, а лестница и площадка для входа и выхода космонавтов — из эпоксидных стеклопластиков.
...
Итак, подошел к концу наш рассказ о самых обычных н самых необычных свойствах обыкновенных металлов. В своих попытках улучшить то или иное свойство металла мы много раз заходили в тупик. Казалось, сама природа не позволяет двигаться дальше, но каждый раз находился какой-нибудь выход из положения. В результате мы узнали, что такое «сверхсвойства» металлов — сверхупругость, сверхпластичность, сверхпрочность, сверхестественная память. Мы узнали, какие интересные возможности сулит использование этих «сверхсвойств» и какие из этих возможностей уже реализованы. Одни и те же металлы среди других металлов в каком-то отношении могут быть Гуливерами в стране лилипутов, а в каком-то другом — карликами среди великанов. Если представить все разнообразие возможных свойств металлов и сплавов на одной диаграмме деформации, то такая диаграмма при соблюдении масштаба не поместится ни в одной книге.
...
Однако и здесь есть выход: отложим на осях логарифмы напряжения и деформации (рис. 109). Логарифмирование сжимает масштаб по осям — каждое деление теперь соответствует изменению напряжения и деформации в 10 раз. Металлические «усы» (/) обладают сверхпрочностью, так как они имеют гладкую поверхность, малое сечение и практически не содержат дислокаций. По этой же причине они не способны к пластической деформации, и их предел упругости совпадает с пределом прочности. В результате их деформация вплоть до разрушения остается чисто упругой и достигает нескольких процентов. В этих отношениях они, конечно, выглядят «суперменами» по сравнению с обычными поликристаллическими металлами и сплавами, самые прочные из которых имеют оупр 10я МПа, и св л; (2 3) • Кг^МПа при остаточном удлинении ер меньше 10 % (2), а самые пластичные — Сд
...
Итак, подошел к концу наш рассказ о самых обычных н самых необычных свойствах обыкновенных металлов. В своих попытках улучшить то или иное свойство металла мы много раз заходили в тупик. Казалось, сама природа не позволяет двигаться дальше, но каждый раз находился какой-нибудь выход из положения. В результате мы узнали, что такое «сверхсвойства» металлов — сверхупругость, сверхпластичность, сверхпрочность, сверхестественная память. Мы узнали, какие интересные возможности сулит использование этих «сверхсвойств» и какие из этих возможностей уже реализованы. Одни и те же металлы среди других металлов в каком-то отношении могут быть Гуливерами в стране лилипутов, а в каком-то другом — карликами среди великанов. Если представить все разнообразие возможных свойств металлов и сплавов на одной диаграмме деформации, то такая диаграмма при соблюдении масштаба не поместится ни в одной книге.
...
Однако и здесь есть выход: отложим на осях логарифмы напряжения и деформации (рис. 109). Логарифмирование сжимает масштаб по осям — каждое деление теперь соответствует изменению напряжения и деформации в 10 раз. Металлические «усы» (/) обладают сверхпрочностью, так как они имеют гладкую поверхность, малое сечение и практически не содержат дислокаций. По этой же причине они не способны к пластической деформации, и их предел упругости совпадает с пределом прочности. В результате их деформация вплоть до разрушения остается чисто упругой и достигает нескольких процентов. В этих отношениях они, конечно, выглядят «суперменами» по сравнению с обычными поликристаллическими металлами и сплавами, самые прочные из которых имеют оупр 10я МПа, и св л; (2 3) • Кг^МПа при остаточном удлинении ер меньше 10 % (2), а самые пластичные — Сд
...
Даже самые пластичные из обычных металлов не более, чем карлики, по сравнению с теми же металлами в сверхпластичном состоянии (5): пластичность увеличивается примерно на 2 порядка и составляет тысячи процентов. Эти огромные деформации можно получить при напряжении, составляющем сотые доли от прочности обычных металлов и тысячные доли — от прочности усов.
...
Таким образом, резервы свойств металлических материалов необычайно разнообразны и велики. В аморфном состоянии они могут приближаться по прочности
...
Даже самые пластичные из обычных металлов не более, чем карлики, по сравнению с теми же металлами в сверхпластичном состоянии (5): пластичность увеличивается примерно на 2 порядка и составляет тысячи процентов. Эти огромные деформации можно получить при напряжении, составляющем сотые доли от прочности обычных металлов и тысячные доли — от прочности усов.
...
Таким образом, резервы свойств металлических материалов необычайно разнообразны и велики. В аморфном состоянии они могут приближаться по прочности
...
к «усам», обладают великолепной коррозионной стойкостью и другими ценными качествами. В составе матриц композиционных материалов металлы могут успешно работать при температурах, приближающихся к температуре плавления.
...
Весьма разнообразные сверхсвойства металлов можно использовать и в самых разных сочетаниях друг с другом. Например, аморфными металлами можно армировать легкую и пластичную матрицу, а применение сверхпластичных металлических матриц позволяет решить ряд сложных технических вопросов при приготовлении композиционных материалов с прочными, но хрупкими волокнами бора или углерода. Совместное использование эффектов сверхупругости и запоминания формы открывает новые возможности в технике, медицине и т. д.
...
Во многих из тех явлений, о которых шла речь в этой книге, сегодня еще много неясного. Ясно лишь одно — будущее за «сверхметаллами», так как обычные металлы работают сейчас на пределе своих возможностей.
...
Поскольку в исследовании и в использовании необычных свойств обычных металлов последнее слово еще не сказано, нам остается надеяться, что его произнесет кто-то из наших молодых читателей.
...
к «усам», обладают великолепной коррозионной стойкостью и другими ценными качествами. В составе матриц композиционных материалов металлы могут успешно работать при температурах, приближающихся к температуре плавления.
...
Весьма разнообразные сверхсвойства металлов можно использовать и в самых разных сочетаниях друг с другом. Например, аморфными металлами можно армировать легкую и пластичную матрицу, а применение сверхпластичных металлических матриц позволяет решить ряд сложных технических вопросов при приготовлении композиционных материалов с прочными, но хрупкими волокнами бора или углерода. Совместное использование эффектов сверхупругости и запоминания формы открывает новые возможности в технике, медицине и т. д.
...
Во многих из тех явлений, о которых шла речь в этой книге, сегодня еще много неясного. Ясно лишь одно — будущее за «сверхметаллами», так как обычные металлы работают сейчас на пределе своих возможностей.
...
Поскольку в исследовании и в использовании необычных свойств обычных металлов последнее слово еще не сказано, нам остается надеяться, что его произнесет кто-то из наших молодых читателей.
...
к «усам», обладают великолепной коррозионной стойкостью и другими ценными качествами. В составе матриц композиционных материалов металлы могут успешно работать при температурах, приближающихся к температуре плавления.
...
Весьма разнообразные сверхсвойства металлов можно использовать и в самых разных сочетаниях друг с другом. Например, аморфными металлами можно армировать легкую и пластичную матрицу, а применение сверхпластичных металлических матриц позволяет решить ряд сложных технических вопросов при приготовлении композиционных материалов с прочными, но хрупкими волокнами бора или углерода. Совместное использование эффектов сверхупругости и запоминания формы открывает новые возможности в технике, медицине и т. д.
...
Во многих из тех явлений, о которых шла речь в этой книге, сегодня еще много неясного. Ясно лишь одно — будущее за «сверхметаллами», так как обычные металлы работают сейчас на пределе своих возможностей.
...
Поскольку в исследовании и в использовании необычных свойств обычных металлов последнее слово еще не сказано, нам остается надеяться, что его произнесет кто-то из наших молодых читателей.
...
Владимир Александрович Займовский Татьяна Леонидовна Колупаева
...

Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки
Иллюстрации к началам курса «Основы материаловедения»
Необычные свойства обычных металлов
Физические методы исследования металлов и сплавов
Ручная дуговая сварка
Технология металлов и сварка

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Необычные свойства обычных металлов