Альманах «ЭВРИКА»
Часть 5
ПРАВОЕ И ЛЕВОЕ В МИРЕ АТОМОВ
ТИТАН КАК... РЕЗИНА
В
работе стеклодува есть что-то от колдовства. Вот он концом металлической
трубки поддевает немного расплавленной массы, подносит другой конец ко рту —
и кажется, будто трубка превратилась в волшебную флейту. Мастер покачивает
ее, вращает из стороны в сторону. И багровый сгусток расплава, словно цветок,
на глазах принимает очертания изящной вазы с тончайшими стенками.
Вот
если бы так можно было выдувать изделия из металла! Но в ответ на такое
предположение любой технолог только улыбнется: даже на мощных прессах из
металлического листа не всегда удается вытянуть объемную деталь — он просто
рвется. До недавнего времени лишь стекло, нагретое до вязкой массы,
отличалось редкой пластичностью: слабые легкие человека могут заставить его
удлиняться в размерах в 500—600 раз! Близкими свойствами сегодня обладают и
некоторые из пластмасс. Но заставить растягиваться, как податливую резину,
прочнейший металл?..
Вполне
реально. Титановый сплав можно заставить удлиняться даже в две тысячи раз.
Для этого надо перевести его в сверхпластичное состояние...
Сверхпластичность.
Впервые это понятие вошло в обиход науки с легкой руки академика А. Бочвара.
Но само явление, открытое на кончике пера теоретиков, оказалось крепким
орешком: до сих пор до конца неясно, почему металл, пройдя определенную
термообработку и снова нагретый примерно до половины температуры плавления,
вдруг начинает послушно растягиваться при сравнительно небольших усилиях.
Правда, этот «пробел в знаниях» не остановил ученых Московского института
стали и сплавов,— объединив усилия нескольких кафедр, они научились
переводить в сверхпластичное состояние целую гамму металлов.
Есть
одно бесспорное условие: металл становится сверхпластичным лишь после того,
как приобретает мелкозернистое строение. Если обычно его кристаллы имеют разллеры
от десятков до сотен микрон, то в сверхпластичном состоянии — от одного
микрона до десяти. Можно подумать, что такие мелкие «зерна» гораздо слабее
«привязаны» к своим местам и легко «перетекают» друг относительно друга.
Отсюда и преимущества новой технологии...
Для
работы со сверхпластичным материалом вовсе не обязательно осваивать
«выдувание» сжатым воздухом или газом. Можно воспользоваться и обычным
оборудованием — сравнительно маломощными прессами, штампами из доступных
сталей. И с их помощью получать изделия сложнейшей формы. Причем получать при
минимальных затратах энергии и почти без брака: скажем, там, где
металлический лист при штамповке нередко рвался на крутых изгибах, сверхпластичный
металл послушно обнимает матрицу.
Конечно,
в природе ничто не дается даром. Для одних металлов, чтобы получить
мелкозернистую структуру, достаточно термической обработки.
Можно
поступить и иначе: распылить расплав в тончайший порошок и уже его превратить
в заготовку методами порошковой металлургии. Плюс к этому нужна и
соответствующая температура. Например, алюминиево-цин-ковый сплав становится сверхпластичным
при двухстах пятидесяти градусах, медные сплавы нагревают примерно до
пятисот, а титановые — до девятисот градусов. Но эти затраты окупаются с
лихвой...
Скажем,
многие детали, которые раньше требовали сложной механической обработки, из сверхпластичного
металла можно получать за одну операцию. При этом экономится не только время
— нет и уходящей в отходы стружки. А в результате коэффициент использования
металла повышается в три-четыре раза.
|