Подходящих материалов

Процессы столкновения делятся на упругие и неупругие в соответствии с характером изменения внутренней энергии частиц при их взаимодействии. Если внутренняя энергия частиц при этом изменяется, то столкновение называется неупругим, если не изменяется, то столкновение упругое. Например, столкновение бильярдных шаров, в результате которого они несколько нагреваются, является неупругим, поскольку изменилась внутренняя энергия. Однако если бильярдный шар сделан из достаточно подходящего материала (например, слоновой кости), то его нагревание незначительно, а изменение вращательного движения пренебрежимо мало. В этом предположении удар бильярдных шаров можно рассматривать как упругое столкновение. Иногда говорят об абсолютно упругом столкновении, чтобы подчеркнуть, что внутренняя энергия сталкивающихся частиц абсолютно точно неизменна. Говорят также об абсолютно неупругом столкновении, если в конечном состоянии вся энергия превратилась во внутреннюю. Например, лобовой удар двух шаров из мягкого материала одинаковой массы, которые после удара сливаются в одно покоящееся тело, является абсолютно неупругим столкновением.

Различные типы пластиков и резин существенно отличаются друг от друга по удобству их нанесения, адгезии, химической стойкости, а также по стойкости против механических и термических напряжений. Выбор подходящего материала можно осуществить с помощью руководящих таблиц и справочников по этому вопросу.

Переноска и перевозка пострадавшего. При поднимании, переноске и перевозке пострадавшего необходимо не причинять ему беспокойства и боли, не допускать тряски, не придавать ему неудобного или опасного положения. При малейшей возможности нужно достать помощников и переносить пострадавшего на носилках, сделанных из подходящего материала. Поднимать пострадавшего и класть на нссилки необходимо согласованно, дружно, лучше

В компрессорах, применяемых в химической промышленности, не могут быть использованы материалы, требующие смазки, поэтому выбор подходящего материала очень труден.

Для плоских уплотняющих поверхностей применяются вставные кольца, которые могут быть сделаны из наиболее подходящего материала. Лучший способ их закрепления (а при высоких парамэтрах пара, в сущнэсги, единственный) —приварка. Соединения зачеканкой могут расстраиваться вследствие возникновения при нагреве или охлаждении разности температур между корпусом и кольцом. Клапаны и их седла с уплотнением по линии де-делаются "целиком из пригодных для этой цели материалов, иногда с наплавкой твердыми сплавами в зоне контакта.

Примеры изготовления деталей насосов, перекачивающих как чистые, так и химически активные жидкости, полностью из полимерных материалов (полипропилен, фианит, нейлон и др.) указывают на то, что синтетические материалы могут обладать необходимыми физико-механическими свойствами. Основная трудность, возникающая при разработке этого метода повышения долговечности деталей гидромашин, заключается не в выборе подходящего материала, а в обеспечении достаточно прочной связи (адгезии) между защитным материалом и металлической поверхностью детали.

пени чистоты металлов. Задача выбора подходящего материала для тиглей

высокой температуре затрудняет выбор подходящего материала для кон-

ванны изготовляют из подходящего материала.

При составлении таблиц физических свойств всегда приходится сталкиваться с трудностью выбора наиболее вероятного и точного значения из ряда приводимых значений, которые во многих случаях совпадают с точностью только до одного порядка. Такой выбор еще более затрудняется, когда приходится иметь дело с металлами, которые получить в чистом виде обычно труднее, чем большинство соединений или неметаллических элементов, что обусловлено многими факторами. Большая частьметаллов при обычных температурах находится в твердом состоянии и не растворима в обычных растворителях. Таким образом, они не поддаются очистке и обработке теми способами, которые применимы к многим другим материалам. Данные о физических свойствах металлов в жидком и газообразном состоянии часто очень трудно определить из-за технологических проблем, связанных с работой при высоких температурах, и необходимости сохранения высокой степени чистоты металлов. Задача выбора подходящего материала для тиглей усложняется повышением химической активности по мере нагревания, что увеличивает вероятность поглощения загрязняющих примесей металлом в жидком или газообразном состоянии.

способность галлия но отношению к большинству других металлов при высокой температуре затрудняет выбор подходящего материала для контейнера.

Круг решаемых методами сопротивления материалов задач включает в себя задачи расчета безопасных нагрузок, определения надежных размеров элементов, обоснования выбора наиболее подходящих материалов. Для этого необходимо выявить закономерности распределения внутренних усилий и соответствующих им геометрических изменений (деформаций) в элементах в зависимости от их формы и размеров, вида, характера, места приложения, величины и направления нагрузок, определить меры измерения усилий и деформаций и сопоставить их с механическими характеристиками реальных конструкционных материалов.

Поляризационные кривые дают возможность определить скорость электрохимических реакций, протекающих на металле в данной среде. Этот метод нашел применение не только для теоретических исследований, но и для практических задач по выбору подходящих материалов для данных условий.

•В настоящее время создание модели промышленного термоядерного реактора сдерживается нерешенными инженерными проблемами, главной из которых является отсутствие подходящих материалов для стенок бланкета и узлов реактора. Наибольшее достижение получено в исследовании «Токамака». В 1975 г. в результате усилий многих научно-исследовательских и конструкторских организаций и заводов в СССР была создана большая термоядерная установка «Токамак-10». Предполагается, что на этой установке будут получены данные, необходимые для проектирования демонстрационного термоядерного реактора «Токамак-20», в котором ток в тороидальной камере будет достигать 5—6 миллионов ампер, а объем плазмы — ~400 м3. Этот демонстрационный реактор позволит продолжительно работать с дейтериево-тритиевой плазмой и детально изучать поведение материалов в мощном потоке нейтронов, а также решать ряд инженерно-технических вопросов термоядерной энергетики. К ним относятся: создание жаро- и радиацион-но-стойкого материала стенки реактора, создание сверхмощной электромагнитной системы из сверхпроводников, отработка всех конструктивных узлов и технологических систем на длительный (до десятка лет) ресурс работы и т. д.

Как было видно из предыдущего раздела, одним из наиболее подходящих материалов для изготовления электродов ТЭП в настоящее время считают молибден. Молибден и сплавы на его основе вполне отвечают требованию по температуре плавления, предъявляемому к материалам катода. Как правило, для улучшения механических и физических свойств молибдена в качестве легирующих элементов применяют титан, цирконий, ванадий, хром, углерод и другие металлы, которые несущественно изменяют температуру плавления основного металла.

Материалы. Лабиринтные уплотнения обладают большим преимуществом перед другими типами уплотнений при подборе наиболее рациональных и дешевых материалов. Элементы лабиринтных уплотнений обычно слабо нагружены центробежными силами и усилиями от перепада давления. Небольшие напряжения и малая роль износа означают, что при тех рабочих температурах, которые присущи большинству современных машин, для деталей лабиринтных уплотнений существует широкий ассортимент подходящих материалов.

Среди различных конструкционных материалов, которые предполагается использовать для создания искусственных спутников Земли и космических систем, одни из наиболее подходящих материалов - алюминий или магний, армированные углеродными волокнами [15] .Материалы для искусственных спутников Земли и космических систем должны быть легкими, обладать высокой жесткостью и стабильностью размеров под действием температурного градиента и колебаний температуры. Эти характеристики можно оценить, исходя из таких основных парамет-

Среди различных конструкционных материалов, которые предполагается использовать для создания искусственных спутников Земли и космических систем, одни из наиболее подходящих материалов - алюминий или магний, армированные углеродными волокнами [15] .Материалы для искусственных спутников Земли и космических систем должны быть легкими, обладать высокой жесткостью и стабильностью размеров под действием температурного градиента и колебаний температуры. Эти характеристики можно оценить, исходя из таких основных парамет-

2. Определить, какие прочностные характеристики материалов непосредственно связаны с возможностью разрушения, и на основе этой информации выбрать один или несколько подходящих материалов. При этом также важно иметь в виду стоимость и доступность этих материалов.

го, но достаточно мощного лука наиболее подходила для стрельбы с колесниц или для конницы. Имеются сведения [4], что монгольские луки изготавливались из большого количества различных материалов, в том числе из сухожилий животных, древесины и шелка, соединенных с помощью клея. Аналогично, стволы дамасских пушек и японские церемониальные мечи изготавливались из композиционных материалов. Природный лак, при очистке которого получают шеллак, использовался в Индии и Китае в течение нескольких тысячелетий (об этом упоминается в Веде, написанной около 1000 лет до н. э.). Этот лак животного происхождения (продукт жизнедеятельности насекомых) представляет собой сложную полимерную композицию, содержащую наряду с прочими компонентами простые и сложные полиэфиры. В Индии этот лак использовали для заполнения рукояток мечей и для изготовления точильных камней смешением его с мелким песком. Последний пример является прообразом современных шлифовальных кругов на полимерной связке. В 500-х годах до н. э. греки делали триремы (суда с тремя рядами весел), кили которых были значительно длиннее любого ствола дерева. Без сомнения, отдельные части такого судна представляли собой «композиционные конструкции». Между 500 г. до н. э. и 500 г. н. э. практически не появилось никаких новых типов материалов, хотя были достигнуты большие успехи в вопросах конструирования. Другими словами, человек в это время стремился улучшить технику и экономику использования имеющихся материалов, но не искал пути и возможности их комбинирования — в противоположность современному развитию полимерного материаловедения. В настоящее время промышленность редко доводит производство новых полимеров до масштабов ПВХ или ПЭНП и значительно больше производит новые композиции на основе известных полимеров (например, вспененный ПВХ). Поэтому многие изобретения древности не могли быть реализованы из-за отсутствия требуемых материалов. Типичным примером является изобретение грека Ктесибиуса, произведшего революцию в артиллерии. Точно также бесчисленное количество насосов, рычагов, воротов, двигателей легендарного Архимеда без сомнения были бы значительно более эффективными, если бы изготавливались из более подходящих материалов. По-видимому, величайшими новаторами и перенимателями чужих идей в древности были римляне. Фактически большинство грандиозных общественных зданий

Требования, предъявляемые к современным двигателям Стирлинга, включают работоспособность в условиях высоких температур. К этому добавляются и нагрузки, вызываемые высоким давлением, что усугубляет серьезные трудности, связанные с выбором подходящих материалов. Суммарные постоян-

отсутствие подходящих материалов для головки цилиндра ограничивало рабочие давления в двигателе весьма малыми величинами, и его удельная мощность и КПД были очень низки — 1 кВт/т и 1 % соответственно. Температура головки цилиндра •была гораздо более низкой, чем в современных двигателях 'Стирлинга, опять-таки из-за отсутствия подходящих материалов, и это тоже оказывало влияние на его рабочие характеристики. Тем не менее двигатели были надежными и особенно успешно использовались для привода домашних водяных насосов, •причем предпочтение отдавалось, как правило, модификации Райдера (рис. 1.22).

Многофазные материалы описаны путем сравнения и сопоставления их характеристик с характеристиками однофазных материалов. Производственные возможности и инженерные решения зависят от материалов, применяемых в процессе проектирования. Книга имеет следующие главы: «Идеальные кристаллы», «Дефекты однофазных материалов», «Свойства однофазных материалов», «Получение многофазных структур», «Сравнение свойств многофазных материалов со свойствами однофазных материалов», «Выбор подходящих материалов — головоломка для конструктора».