Другие предметы \ Материаловедение

Новые материалы и экономика. Вольфрамовые нити. Порошковая и обычная ковка, страница 9

дежность. Керамические материалы быстро разрушаются вследствие распространения трещин, ИСТОЧНИКОМ которых является мелкие дефекты. Например, критический размер лефектов для большинс гва керамических материалов составляет менее 100 мкм, тог ла как для ООЛЬИП1НСТва металлических СП,яаВОВ ЛОПУСТИМЫ дефекты раз мером до нескольких миллиметров. В настоящее время разрабатываются ме голы повышения надежности керамических изделий.

н быстро расширяется применение композиционных материалов. Композит представляет собой матрицу из одного материала, армированную волокнами или ДИСпергированными частицами другого материала; тем самым в нем сочетаются прочностные свойства обоих компонентов.

За последние 20 лет было разработано несколько композиционных систем. Примером могут служить пластики, армированные стекловолокном (FRP). В настоящее время разрабатывается класс так называемых перспективных композиционных материалов. (Термин «перспективные композиционные материалы» был предложен для того, чтобы отличать материалы, армированные новыми высокопрочными волокнами, от менее прочного обычного стеклопластика.) В этой группе уровня серийного производства достигли КОМПОЗИЦИОННЫС материалы с полимерной матрицей; бОЛЬШОЙ интерес представляют также КОМПОЗИЦИОННЫе материалы с керамической и металлической матрицами.

Композиционные материалы могут превосходить традиционные одноролные материалы по механическим и физическим свойствам, в частности по таким показателям, как отНОШСНИе жескости к плотности, ОТНОшение прочности к плотности, усталостная прочность, ударная вязкость


ВЫГРУЗКА ТИТАНОВОЙ ЗАГОТОВКИ ракетной пусковой установки истребителя F-15 из 600-тонного пресса на заводе корпорации McDonnell Douglas в Сент-Луисе после прессования при температуре 900 о с. Деталь формуется в условиях сверхпластичности, т. е. подвергается сильной деформации при температуре ниже точки плавления металла. Сверхпластичное прессование является примером вза имосвязи между сфуктурой и процессом: для того чтобы выдержать такую сильную деформацию, металл должен иметь чрезвычайно тонкую зернистую структуру.


НАУКИ-1986/№


и теплостойкость (в случае композиЦИОННЫХ материалов с керамической матрицей).

В разработке новых композиционных материалов в наибольшей степени заинтересована авиакосмическая промышленность. Уменьшение массы корпуса летательного аппарата может привести к снижению прямых эксплуатационных расходов и увеличению полезного груза, скорости и дальности полета. Это обещает большие выгоды как для военного, так и для невоенного секторов экономики. В течение нескольких лет Националь„ное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) совместно с ведущими авиационными фирмами осуществляло программу ПОВЫШеНИЯ энергетической эффективности в авиации, главным направлением которой была разработка композиционных материалов для изготовления авиационных конструкций. К настоящему времени освоено промышленное производство лишь некоторых узлов самолетов из таких материалов (например, руль направления самолета DC10, руль высоты самолета «Боиш727» и элерон самолета «Локхид 101 »). Все системы управления самолетов «Боинг-757» и «Боинг- 767» будут изготавливаться из углеродэпоксидных композиционных материалов. Это позволит снизить массу самолета в среднем на 400 кг и тем самым сократить на 2 070 расход топлива (или экономить в год на одном самолете примерно 380 тыс. литров топлива). Кроме того, узлы из композиционных материалов состоят из меньшего числа отдельных деталей, чем узлы из обычных материалов, что дает дополнительное снижение стоимости.

Было, например, подсчитано, что замена алюминия углерод-эпоксидным композитом в фюзеляже крупного самолета (диаметром более 3,5 м) позволит сократить общие производственные расходы на ЗОИ. Фюзеляж станет на 30 070 легче и будет обладать более высокой усталостной прочностью и коррозионной стойкостью. Однако, прежде чем композиционные материалы найдут широкое применение, предстоит решить ряд сложных проблем, в частности проблему ударной прочности, проблему подавления шумов и, что может быть наиболее важно, добиться одобрения со стороны Федерального управления авиации.

ЭКОНОМИЧГСКОИ точки зрения наиболее важной группой материалов, без сомнения, ЯВЛЯЮтСЯ полупроводники. Объем продажи продукции электронной промышленности только в США составил в 1984 г. 172 млрд. долл. Дальнейший экономический прогресс в значительной мере зависит от совершенствования материалов и процессов.

Скачать файл