Нові конструкційні матеріали та область їх застосування
Поява нових конструкційних матеріалів і розробка технологій їх отримання є об’єктивною необхідністю технічного і соціального розвитку суспільства. Це видно з короткого переліку основних напрямків використання нових перспективних матеріалів:
Для інформаційних технологій (оптичні і магнітні запам’ятовуючі системи, електронні прилади, дисплеї);
для транспортних засобів (автомобілебудування, аерокосмічна техніка, залізничний та водний транспорт);
для тепло – та електроенергетики (електростанції, системи накопичення і розподілу енергії, системи зберігання та транспортування палива, системи для відновлення енергії);
для станкоинструментальной промисловості;
для медичної техніки (хірургічний інструмент, протези, імплантанти);
будівельні матеріали.
Зростання вимог споживачів до властивостей конструкційних матеріалів можна звести до наступних показників:
Підвищення питомих механічних властивостей (міцність, пружність і т. п. в розрахунку на одиницю маси або питомої ваги), що має забезпечувати зниження маси виробів і витрат на їх експлуатацію;
підвищенню опірності матеріалу впливу робочого середовища (температури, агресивності середовища, радіаційного і Пучкова випромінювання і т. п.);
підвищення довговічності (ресурсу служби) матеріалу і його надійності в експлуатації.
Одним з провідних високотехнологічних споживачів нових металевих матеріалів є аерокосмічний комплекс. У цьому комплексі нові матеріали повинні забезпечити підвищення безпеки польотів, зниження експлуатаційних витрат, в тому числі зниження витрати палива і забруднення навколишнього середовища в процесі експлуатації літальних апаратів.
Особливо гостро стоїть проблема підвищення ресурсу та екологічної чистоти двигунів. В даний час в Росії середній ресурс двигунів складає близько 14000 годин у порівнянні з 29000 годин двигунів фірми “Роллс-Ройс” і 30000 годин у двигунів серії CFM-56. Двигунами CFM-56 оснащені більш 70% світового парку літаків місткістю більше 100 місць.
Відповідальні завдання стоять перед світовою енергетикою. У найближчі 20 років світове виробництво електроенергії повинне зрости в два рази за умови підвищення економічності її виробництва і зниження шкідливого впливу на навколишнє середовище, що вимагає використання нових металевих і неметалевих матеріалів. В системах розподілу (передачі) і зберігання енергії (накопичувачі) велика роль відводиться надпровідників, які працюють при температурах вище 20К і температурах рівних 77К в сильних і слабких магнітних полях. Ці ж надпровідники перспективні і для транспорту на магнітних подушках.
В автомобілебудуванні основним напрямком розвитку є створення легких, безпечних, комфортних та екологічно чистих в експлуатації моделей. У США середня маса легкового автомобіля в 1975 році склала 1800 кг, в 1990 р – 1350 кг. Спеціальною програмою PNGV намічено довести цю величину до 750 кг, створивши моделі з витратою палива 3,5 літра на 100 км. Аналогічні програми розробляються в Європі. Для досягнення цих цілей повинні широко використовуватися легкі метали (Al, Mg, Be) і їх сплави, металеві та неметалеві композити, металлопени, кераміка, інтерметалліді. На залізничному і водному транспорті головними цілями розвитку є підвищення економічності і екологічної безпеки при зниженні маси транспортних засобів і підвищення їх енергоозброєності.
Постійно потрібні нові матеріали в області інформаційних технологій, наприклад для компакт – і відеодисків для запису за допомогою блакитних і зелених лазерів, що істотно збільшує ємність дисків. Інтенсивно (приріст за рік понад 50%) розвивається виробництво магнітних запам’ятовуючих пристроїв і триває їх мініатюризація.
Для досягнення вищевказаних цілей розробляються нові види металевих і неметалевих матеріалів.
Особлива увага приділяється легким кольорових металів і сплавів на їх основі; матеріалами, які мають мелкодисперсную і ультрамелкодісперсную структуру, монокристалічним, аморфним і порошковим матеріалами.
Такі структури забезпечують міцності іноді на порядок перевищують традиційні значення міцності і надають матеріалами особливі технологічні, фізичні та експлуатаційні властивості.
Матеріали з такими структурами є основою для створення різного роду композиційних матеріалів, деталей, отриманих методами порошкової металургії, і інших деталей, що володіють спеціальними властивостями.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)