Суббота, 21 Апреля 2018 09:20

Новые сплавы в металлургии и современной науке

Теперь благодаря успехам физики и химии твердого тела, а также применению ЭВМ стало возможным прогнозировать свойства еще не полученных сплавов и металлических (и вообще неорганических) соединений.

В последнее время популярность набирает жидкий металл, которые используется для декора поверхностей из различных материалов. Подробней о жидком металле, его свойствах, что он из себя представляет и применении читать тут, отметим только большую перспективность этой технологии.

В Институте металлургии Е. М. Савицкий совместно с В. Б. Грибулей и частично Ю. В. Девингталем осуществили прогноз большого количества двойных соединений, которые в несколько раз превышают число уже полученных до сих пор экспериментальным путем. Среди предсказанных может быть много интересных материалов с особыми физическими свойствами, некоторые из которых могут оказаться уникальными. Многие предсказанные с помощью ЭВМ соединения уже получены в лабораториях у нас и за рубежом. Эксперимент полностью подтвердил, что в подавляющем большинстве случаев прогноз оказался верным. Некоторые из предсказанных теоретически, а затем полученных экспериментально веществ уже вошли в практику научного исследования и теперь прокладывают себе дорогу в народное хозяйство. ЭВМ предсказывает даже тип кристаллической структуры соединений. Такие технологии могут быть использованы не только при создании стальных сплавов, но и сплавов цветных металлов, например алюминия, а ведь алюминий намного дороже стали, в этом можно убедиться если посмотреть на его цену, да и другие сплавы из цветных металлов также стоят весьма дорого.

В 1974 году по разработанному в Институте металлургии способу были предсказаны соединения типа CaCu5 (к этому типу принадлежит известное соединение SmCo5 с рекордной магнитной энергией). Прогноз показал огромный резерв еще не синтезированных металлических веществ такого типа: ЭВМ прогнозирует свыше 1100 соединений подобного рода, тогда как по опытным данным их пока известно не более 100.

На ЭВМ спрогнозировали приблизительно 800 соединений с кристаллической структурой, характерной для сверхпроводников, способных сохранять сверхпроводящее состояние при относительно высоких температурах. Пока экспериментально исследовано только около 100 прогнозированных соединений, у которых определена температура перехода в сверхпроводящее состояние. Следовательно, предварительный расчет открывает резерв из нескольких сотен соединений, среди которых могут оказаться сверхпроводники с хорошими характеристиками.

В последнее время получен прогноз более четырех тысяч соединений типа CsCl. Напомним, что именно к этому типу принадлежат и все соединения, обладающие эффектом механической памяти. На основе прогноза с помощью ЭВМ можно утверждать, что уже в ближайшие годы число вновь синтезированных неорганических соединений может быть увеличено в десять и более раз по сравнению с известными до сих пор. Несомненно, среди вновь синтезированных соединений будут находиться вещества с особыми физическими и химическими, порой уникальными свойствами, остро необходимые для народного хозяйства, особенно для новой техники.

Сам метод такого прогнозирования непрерывно совершенствуется, поэтому последние прогнозы намного точнее первых.

Это только начало длинного и трудного пути нового этана в развитии металловедения — расчетного.

Новые сплавы, новые металлические соединения — это новые материалы, подчас с принципиально новыми, чрезвычайно ценными свойствами. Напомним хотя бы сверхпроводники, постоянные магниты с рекордными характеристиками, сплавы, обладающие свойством запоминать форму и др.

Итак, генеральной задачей металловедения последней четверти XX век; является теоретический расчет сплавов с заданными свойствами для любых условий работы, который может быть осуществлен на основе данных квантовой физики, кибернетики, физико-химии металлов, а также накопленные экспериментальных закономерностей. Постановка такой задачи в наше время вполне реальна, так как современные математика, физика, химия и металловедение «созрели» для этого.

На чем строится новая техника? Вторая генеральная задача — выявлять металлических материалов неизвестные доселе свойства, которые могли бы вызвать к жизни совсем новые отрасли техники. Ведь, например, именно открытие способности ядер атомов ура-на-235 к делению положило начало всей атомной промышленности.

Исследования сплава никеля с титаном показали, что он становится способным запоминать форму и точные размеры изделий, из него изготовленных. Вы, конечно, знаете, что заклепка— это металлический пруток, расплющенный с обоих концов. На заводе, понятно, делают прутки, расплющенные только с одного конца. Чтобы скрепить два металлических листа заклепкой, в заранее проделанное в них отверстие вставляют эту заготовку, а затем расплющивают и второй ее конец. А как быть, если к этому второму концу никак не подступиться? Так бывает, например, при соединении самолетного крыла с каркасом. Конструкторы и технологи изобрели «хитроумные» заклепки, которые после закладки на место взрываются. Силой этого микровзрыва и расплющивается их второй конец.

Сплав никеля с титаном позволяет все сделать куда проще. Если расплющить у прутка из такого сплава сразу оба конца, а потом один из них выправить, то металл «запомнит» это. Теперь надо вставить заготовку заклепки на место ее будущей работы и нагреть выпрямленный конец. Металл тут же «вспомнит», что некогда уже был расплющен, и примет свою первоначальную форму. Заклепка намертво скрепит металлические листы.

Из этого сплава уже делают антенны для искусственных спутников Земли. В момент запуска ракеты они находятся в свернутом состоянии, чтобы занимать как можно меньше места. В космосе же нагретые лучами Солнце антенны принимают сложнейшие формы, приданные им еще на Земле. Предполагается создать орбитальный радиотелескоп, антенна которого, выполненная из подобного сплава, при распрямлении в космосе будет иметь диаметр около 2 км.

Эффектом механической памяти обладают не только соединения никеля с титаном, но и соединения никеля с кобальтом и титаном, золота с кадмием, меди с марганцем и алюминием, меди с никелем и алюминием и др. Быть может с помощью этих удивительных сплавов удастся изготовить даже искусственную мышцу, создав таким образом двигатель совершенно нового типа.

Прочитано 65 раз
Другие материалы в этой категории: « Счастье — это доброта.

Все новости