. Наприклад, сталь, що містить 18% нікелю, 8% кобальту і 3 - 5% молібдену, відрізняється високою міцністю - відношення міцності до щільності для неї в кілька разів більше, ніж для деяких алюмінієвих і титанових сплавів. Переважна область її застосування - авіаційна та ракетна техніка. Корозієстійкий сплав (62 - 74% кобальту, 20 - 30% хрому, 6 - 8% алюмінію) не руйнується в атмосфері кисню при температурі аж до 1050 В° С, а при більш високій температурі навіть агресивна сірчанокисла середовище не робить на нього помітного впливу.
Велике увага приділяється розробці композиційних матеріалів (композитів) - матеріалів, що складаються з компонентів з різними властивостями. У таких матеріалах міститься основа з розподіленими підсилюють елементами: волокнами і частинками зі скла, металу, дерева, пластмаси та ін Велике число можливих комбінацій компонентів дозволяє отримати різноманітні композиційні матеріали. Спосіб виготовлення композитів відомий давно. Ще в 600 р. до н.е. у Вавилоні була побудована башта висотою 90 м з глиняних блоків у яких глина була змішана з козячої шерстю. Подібний спосіб лежить в основі виготовлення сучасних деревних плит, залізобетону та інших матеріалів. При оптимальному комбінуванні речовин з різними властивостями істотно підвищуються міцність і якість композитів.
Цілеспрямоване дослідження властивостей композитів почалося в 60-і роки XX в., коли нові волокнисті неорганічні матеріали з бору, карбіду кремнію, графіту, оксиду алюмінію і т.п. стали поєднувати з органічними або металевими. Композиційні матеріали з волокнистої структурою мають дивну міцністю. За допомогою каната товщиною 3 см з борсодержащих волокон можна буксирувати повністю навантажений чотиримоторний реактивний літак. Графітові волокна при 1500 В° С міцніше сталевих волокон при кімнатній температурі. Волокнисті матеріали з бору, графіту і монокристалічного сапфіра (А1 2 0 3 ) використовуються переважно в космічній техніці.
При комбінуванні полі-і монокристалічних ниток з полімерними матрицями (Поліефіру, фенольними і епоксидними смолами) виходять матеріали, які за міцністю не поступаються сталі, але легше її в 4 - 5 разів. Завдяки введенню металевих матриць з нікелю, кобальту, заліза, алюмінію, хрому і їх сплавів підвищуються міцність, еластичність і в'язкість композитів. Наприклад, алюміній, посилений боридного волокном, при температурі 500 В° С має таку ж міцність, як сталь при кімнатній температурі. Композиційний матеріал з монокристалічних ниток з різноманітними матрицями має межу міцності на розрив більше 700 Н/мм 2 .
Матеріал майбутнього повинен бути не тільки надміцним, але і стійким при тривалому впливі агресивного середовища.
В
6.2 Матеріали, що містять рідкісні метали
Назви «гдкісні металиВ», В«рідкісні елементиВ», В«рідкоземельні елементиВ» не зовсім вдалі - Їх вміст в земній корі в середньому порівнянно або навіть вище, ніж зміст більшості широко використовуваних металів. Таких рідкісних металів, як скандій, церій, лантан, літій, ітрій, ніобій, галій, в земній корі міститься приблизно стільки ж, скільки хрому, цинку, нікелю, міді і свинцю, а стронцію, цирконію, рубідію - набагато більше. Рідкісні метали знаходяться на вершині піраміди поширеності хімічних елементів у поверхневому шарі земної кори. Довгий час не знаходили широкого застосування вони сьогодні опинилися на вістрі передових технологій виробництва сучасних перспективних матеріалів. З їх застосуванням пов'язані нові галузі промисловості, науки і техніки: геліоенергетика, інфрачервона оптика, оптоелектроніка, лазери, комп'ютери і т. п.
Наведемо приклади практичного застосування матеріалів, що містять рідкісні метали. Низьколегованісталі, до складу яких входить всього 0,03 - 0,07% ніобію і 0,01 - 0,1% ванадію, дозволяють на 30 - 40% знизити масу металевих конструкцій мостів і багатоповерхових будівель, газо-і нафтопроводів, бурильного обладнання тощо При цьому термін служби конструкцій збільшується в 2 - 3 рази. Надпровідні матеріали на основі ніобію використовуються в поїздах на повітряній подушці, що розвивають швидкість 577 км/ч. У сучасному легковому автомобілі багато деталей виконані зі сталі з ніобієм і ванадієм, мідно-берилові сплавів і сплавів з цирконієм і ітрієм, що дозволило зменшити масу автомобіля приблизно в 1,5 рази. Розробляються електромобілі з літієвими акумуляторами, на водневому паливі з нітридом лантану і ін Виробляються паливні елементи на основі оксидів цирконію і ітрію, з ККД до 65%. Із застосуванням освітлювальних ламп з люмінофорами, що містять ітрій, европий, тербій, церій, витрата електроенергії на освітлення знижується в 2 - 3 рази. Арсенід галію використовується у виробництві фотоелементів, інтегральних схем і т.п. Застосування рідкоземельних матеріалів при крекінгу нафти дозволяє знизити споживання дорогої платини і збільшити на 15% вихід високооктанового бензину. Ітрій здатн...
