 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
161
Замена материалов
На смену старым материалам приходят новые. Это происходит обычно в двух случаях: когда
возникает дефицит старого материала и когда новый материал более эффективен. Материал-
заместитель должен обладать лучшими свойствами. Например, к материалам-заменителям можно
отнести пластмассы, хотя считать их определенно новыми материалами вряд ли возможно.
Пластмассы могут заменить металл, дерево, кожу и другие материалы. Более 1/3 мирового
потребления пластмасс приходится на промышленность. Тем не менее, по некоторым оценкам,
только 8–15% стали заменяется пластмассами (преимущественно при изготовлении
трубопроводов), бетоном и другими материалами. Сталь обладает вполне приемлемым
соотношением между стоимостью и прочностью, возможностью варьирования свойств и способов
обработки – все эти качества сдерживают быстрое и массовое ее вытеснение пластмассами и
другими материалами.
Не менее сложной является проблема замены цветных металлов. Во многих странах идут по
пути экономного, рационального их потребления.
Преимущества пластмасс для многих сфер применений вполне очевидны: 1 т пластмасс в
машиностроении экономит 5–6 т металлов. На изготовление пластмассовых изделий требуется
всего 12–33% рабочего времени, необходимого для изготовления тех же изделий из металла. В
производстве, например, пластмассовых винтов, зубчатых колес и др. сокращается число
операций обработки и повышается производительность труда на 300–1000%. При обработке
металлов материал используется на 70%, а при изготовлении изделий из пластмасс – на 90–95%.
Замена другого широко применяемого материала – древесины – началось еще в первой
половине XX в. Прежде всего появилась фанера, а позднее – древесноволокнистые и
древесностружечные плиты. В последние десятилетия древесина стала вытесняться алюминием и
пластмассами. В качестве примеров можно назвать игрушки, предметы быта, лодки, строительные
конструкции и т. п. В то же время наблюдается тенденция увеличения потребительского спроса на
товары, изготовленные из древесины.
В дальнейшем пластмассы будут заменяться композиционными материалами, разработке
которых уделяется большое внимание.
6.12. Перспективные материалы
Сверхпрочные материалы
Ассортимент материалов различного назначения постоянно расширяется. В последние
десятилетия создана естественно-научная база для разработки принципиально новых материалов с
заданными свойствами. Так, в разработке сверхпрочных материалов достигнуты определенные
успехи. Например, сталь, содержащая 18% никеля, 8% кобальта и 3–5% молибдена отличается
высокой прочностью – отношение прочности к плотности для нее в несколько раз больше, чем для
некоторых алюминиевых и титановых сплавов. Преимущественная область ее применения –
авиационная и ракетная техника.
Коррозионностойкий сплав (62–74% кобальта, 20– 30% хрома, 6–8% алюминия) не разрушается
в атмосфере кислорода при температуре вплоть до 1050° С, а при более высокой температуре даже
серная агрессивная среда не оказывает на него заметного воздействия.
При химико-термической обработке металлических изделий, например, в атмосфере азота,
существенно повышаются их прочность и износостойкость. Прочность атомарных связей при
такой обработке становится в 100–1000 раз выше прочности лучших марок стали, а это означает,
что химически необработанные сплавы обладают вполне определенным запасом прочности.
Продолжается поиск новых высокопрочных алюминиевых сплавов. Плотность их сравнительно
невелика и применяются они при относительно невысоких температурах – примерно до 320° С.
Для высокотемпературных условий подходят титановые сплавы, обладающие высокой
коррозионной стойкостью.
Идет дальнейшее развитие порошковой металлургии. Прессование металлических и других
порошков – один из перспективных способов повышения прочности и улучшения других свойств
прессуемых материалов.
В последние десятилетия большое внимание уделяется разработке композиционных материалов