Новые материалы и экономика. Вольфрамовые нити. Порошковая и обычная ковка, страница 7

лей. Здесь стоимость изделия ОКаЗЫвается менее важной, чем проблема выбора такого процесса, который обеспечил бы наиболее близкое соответствие изделия техническим условиям. Например, рабочая температура реактивного двигателя является ключевьнм фактором, определяющим его КПД. За последние 30 лет рабочие температуры авиационных двигателей значительно возросли, главным образом благодаря достижениям в материаловедснии. Первоначально турбинные лопатки изготовлялись ковкой. Теперь их часто отливают СНОСОбом направленной кристаллизации; получающаяся при этом структура металла обеспечивает бОЛЫПИЙ срок службы лопаток и более высокую ПРОЧНОСТЬ при повышенных температурах. В будущем некоторые виды лопаток будут производиться методами ПОРОШКОВОЙ металлургии и быстрого отвердения. Быстрое отвердение, т. е. быстрый отвод тепла от отливки, дает возможность получат ь чрезвычайно однородные структуры с улучшенными свойствами.

Вследствие ПОДОбНЫХ достижений рабочие температуры авиационн ых двигателей повышались примерно на 7 ^о с в гол — показатель весьма высокий, если учесть, что увеличение рабочей температуры на каждые 80 ^о с приводит к увеличению тяги двигателя на 20 ⁰/0 и к существенному улучшению топливной экономичности. Несмотря на улучшение рабочих характеристик, стоимость производства изделий методом быстрого отвердения остается все еще очень высокой. Тем не менее, по существующим оценкам, стоимость гаки,х изделий может оказаться незначительно выше стоимости изделий, и зготовленных обычными методами порошковой металлургии, если годовой объем производства на одной установке окажется не ниже 1—2 млн. кг.

Метод быстрого отвердения, вероятно, позволит решить кардинальнуго проблему и в другом секторе экономики. Во всем мире потери электроэнергии в линиях передач составляют в среднем 400 млрд. кВт • ч в год. Значительная часть этих потерь приходится на распределительные трансформаторы, в которых высокое напряжение в линии передачи преобразуется в низкое напряжение для бытовых и промышленных потребителей. Такой трансформатор работает в сильном магнитном поле, создающем вихревые токи, ВЫЗЫВаЮЩИе нагрев сердечника трансформатора. Некоторые аморфные металлические сплавы, обладающие соответствующими магнитными свойствами, можно использовать для изготовления сердечников трансформаторов; к тому же они являются сравнительно плохими проводниками и, следовательно, препятствуют ЦИРКУЛЯЦИИ вихревых токов. Таким образом, эти сплавы не приводят к нагреву трансформатора и тем самым снижают электрические потери.

В аморфном металлическом сплаве отдельные атомы занимают случайные положения в отличие от кристаллической решетки обычного металла. Лучшим методом получения таких сплавов является быстрое отвердение. Так как металл охлаждается очень быстро, атомы расплава не успевают перестроиться в кристаллическую структуру под действием межатомных сил. Начиная с 1976 г. фирмы General Electric и Allied Signal и Институт исследований электрической энергии финансируют несколько исследовательских программ, цель которых доказать преимущества аморфных сплавов и разработать технологические процессы их производТрансформаторные сердечники из аморфных сплавов уже появились на рынке, и предполагается, что в ближайшие несколько лет спрос на них возрастет. Применение аморфного металла позволяет снизить потери в :ердечнике в среднем на 75 Л. На:колько это важно, можно судить по тому, что переход на распределительные трансформаторы с аморфными сердечниками позволил бы только в США экономить ежегодно 40 млрд. кВт • ч электроэнергии и 100 млрд.

кВт • ч во всем мире.

ЕРАМИЧЕСКИЕ КОМПОЗИЦИОНные и полупроводниковые материалы заслуживают особого внимаНИЯ ввиду экономических перспектив и возможностей совершенствования технологии их производства в расчете на широкое использование. Конструкционные керамические материалы имеют небольшой удельный вес и повышенную износо- и термостойкость. Эти качества позволяют применять их для изготовления компонентов, повышающих топливную экономичность двигателей и производительность промышленных процессов, а также заменяющих редкие или стратегические материалы. Исследователи в этой области пытаются преодолеть два главных недостатка кераМИЧеСКИХ материалов: хрупкость и высокую стоимость. Технические и экономические преимущества керамики оправдывают эти попытки. Применение керамических материалов в реактивных двигателях открывает возможность повысить максимальную рабочую температуру с 1000 до 1500 ^о с. Это в свою очередь позволит резко увеличить экономичность двигателей и применять в них низкосортные виды топлива.