Григорий Николаев - Металл Века

Советские ученые тоже рассказали немало интересного своим зарубежным коллегам.

Как и любой другой мировой форум, первый симпозиум по титану имел не только сугубо научное, но и немаловажное политическое значение. Ведь ученые разных стран смогли лишний раз убедиться в том, что при всех национальных и идеологических барьерах, которые еще существуют, человечество все же—одна большая семья на планете Земля.

Четыре года спустя в американском штате Массачузетс состоялся второй всемирный симпозиум, посвященный все тому же "металлу века”. Эти годы не прошли бесследно для исследователей и практиков —им было что рассказать о новых достижениях в деле использования титана, а также о том, как преодолеваются старые и новые трудности, возникающие при работе с этим капризным, но тем не менее превосходным металлом.

Третий такой симпозиум состоялся в мае 1976 года в Москве. Более 500 ученых из почти сорока стран мира собрались в актовом зале Московского государственного университета. На конференцию были представлены 223 доклада, рассматривавшихся (в зависимости от их тематики) на тринадцати различных секциях. Откуда только ни были присланы доклады: академические учреждения и исследовательские лаборатории частных фирм, высшие учебные заведения СССР, США, Англии, Франции, Японии... Мир предстал здесь во всем географическом и этническом многообразии: свое слово в науке о титановых сплавах, изделиях из них сказали Атомный научно-исследовательский центр Бхабха (Индия) и лаборатория авиационных материалов военно-воздушной базы Райт-Пэттерсон (США), Американский исследовательский центр морского флота и центр ”Браун Бовери” из Швейцарии, Национальная аэрокосмическая лаборатория Нидерландов и корпорации ”Кобе стил Лимитед” (Япония) — десятки, сотни организаций. Больше всего было докладов советских ученых. В 1980 году прошел аналогичный симпозиум в Токио. Самый последний симпозиум по титану состоял ей в 1984 году в западногерманском городе Мюнхене.

”Титан, получивший за свои высокие механические свойства прозвище богатырского металла, только-только начал получать широкое распространение в сверхзвуковой авиации и ракетостроении, а некоторые специалисты считают, что он уже устарел. Таково, например, мнение исследователей-материаловедов английского Министерства техники. Применение титана позволило несколько лет назад вдвое снизить массу конструкций, изготавливающихся ранее из жаропрочной стали. А английские исследователи получили материал, при той же жаропрочности оказавшийся вдвое легче титана”.

Эта заметка была опубликована летом 1969 года в журнале ”Изобре- татель и рационализатор”. Что же за материал удалось получить английским специалистам? Алюминиевый сплав, толщу которого пронизывают тончайшие волокна карбида кремния. Такие, как их называют, композиционные материалы, составленные из менее прочного, но очень пластичного материала, армированного различными высокопрочными волокнами в форме сот, сеток, получают все большее распространение и привлекают к себе пристальное внимание как материаловедов, так и конструкторов. Предполагают, что к концу нашего века до 20 процентов от общего количества применяемых металлов будет приходиться на композиционные материалы.Заметка в журнале была интересна еще и тем, что в ней сообщалось не о лабораторном производстве армированного материала, а о его получении на полупромышленной установке, и о факте успешного производства из нового материала опытных заготовок методом литья под давлением. Титановые сплавы, говорилось далее, могли бы быть вытеснены уже сейчас, но дело упирается в высокую стоимость волокон из карбида кремния. Однако специалисты английского Министерства техники не унывают, так как полагают, что экономические проблемы будут успешно решены в самое ближайшее время и можно будет приняться за сооружение первого завода по выпуску сверхпрочных волокон.

Должно быть, ”самое ближайшее время" еще не пришло, поскольку титан еще не вытеснен. Все же такие сообщения надо принимать всерьез, так как и титан, и все другие металлы постоянно находятся под угрозой вытеснения неметаллическими материалами. Достижения химической науки позволяют получать вещества с превосходными свойствами как по механической прочности, так и по стойкости против коррозии. Есть настолько прочные и упругие стекла, что, будучи не толще обычного оконного стекла, спокойно выдерживают тяжесть автомобиля!

Разработаны десятки широко используемых неметаллических материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью. Среди них вещества неорганического и особенно органического происхождения. Перечислить их все нет никакой возможности, но даже если назвать только некоторые из них, то и тогда вас поразит их обилие: ведь туг будут ситаллы и стекло эмали, диабазовые и метлахские плитки, кислотоупорные эмали и цемент, стеклопластики, текстолит, фаолит, винипласт... Мало? Тогда, пожалуйста, еще: полиэтилены, фторопласты, пентопласт, полиизобутилен, эпоксидные смолы, замазки арзалит, лак бакелитовый, лак перхлорвиниловый... И это далеко не все из уже применяемых веществ, а ведь непрерывно создают еще более современные и совершенные.

Некоторые из неметаллических материалов обладают такой стойкостью, что конкуренции с ними не выдерживают не только титан, но и более коррозионностойкие металлы. Фторопласт-4, к примеру, совершенно не разрушается ни в серной, ни в соляной, ни в азотной кислоте, даже если они сильно нагреты, нипочем ему горячие щелочи и соли. Из органических материалов изготовляют разнообразные изделия. То есть пластики, лаки, смолы также являются конструкционными материалами.

Так что неметаллические материалы —очень серьезные конкуренты металлов. И все же металловеды считают, что металлы всегда будут основными конструкционными материалами техники как бы ни развивалась химия. И думать именно так у них есть серьезные основания. Дело в том, что только металлы под воздействием местной перегрузки деформируются, не разрушаясь (пластически), причем местная пластическая деформация сопровождается как бы одновременным само упрочнением вещества. Неметаллические же материалы под воздействием перегрузки трескаются, а затем разрушаются вследствие присущей им хрупкости.

Правда, среди неметаллов есть вязкие материалы, способные "течь", но их пластическое течение не сопровождается одновременным само упрочнением, а вызывает уменьшение сечения изделия и приводит к возрастанию в нем напряжений. Неметаллы не способны изменить свою форму без потери прочности —вот самое существенное практическое отличие их от металлов. И это различие принципиально неустранимо. Оно не объясняется только лишь недостаточным уровнем развития современной науки.