Перспективными материалами

Приведена характеристика отходов, образующихся при извлечении редких рассеянных металлов (галлия, индия, таллия, германия, рения), их соединений и сплавов. Описана технология переработки отходов. Особое внимание уделено применению новых, перспективных технологических схем, обеспечивающих комплексное извлечение всех ценных составляющих.

Известно, что внедрение многих новых перспективных технологических процессов либо затруднено, либо откладывается на неопределенное время, либо вообще неосуществимо из-за отсутствия достаточно коррозионно-стойких материалов, необходимых для их конструктивного, аппаратурного оформления [91; 162]. Так, развитие ракетной техники, освоение космоса долгое время сдерживались нестойкостью некоторых узлов ракет по отношению к агрессивным продуктам сгорания ракетного топлива. Нахождение эффективного

Как правило, в КБ значительная часть конструкторских разработок по созданию прогрессивного оборудования исходит из перспективных технологических процессов и научно-исследовательских работ, направленных на совершенствование производственных процессов, постановку на производство новых изделий,

В соответствии с этим на предприятиях машиностроения, где используется или будет использоваться оборудование, должна быть собрана исходная информация, полученная на основе анализа перспективных технологических процессов изготовления наиболее характерных изделий.

Важнейшей исходной проблемой теории машин-автоматов является анализ рабочих процессов [4], изучение структурных механических свойств материалов, подвергаемых переработке, и изыскание наиболее перспективных технологических методов [23,42,43,46, ИЗ, 125].

Другие материалы, армированные волокнами из карбида кремния. Промежуточным продуктом производства волокон из карбида кремния является поликарбосилан. Если пропитать им ткань, войлок или другой материал на основе волокон из карбида кремния и затем провести термическую обработку, то поликарбосилан превратится в карбид кремния. Можно предполагать, что, повторяя эту процедуру несколько раз, можно получить композиционный материал, матрицей в котором будет служить карбид кремния, армированный волокнами из карбида кремния. Такой метод лежит в основе многих новых перспективных технологических разработок.

Другие материалы, армированные волокнами из карбида кремния. Промежуточным продуктом производства волокон из карбида кремния является поликарбосилан. Если пропитать им ткань, войлок или другой материал на основе волокон из карбида кремния и затем провести термическую обработку, то поликарбосилан превратится в карбид кремния. Можно предполагать, что, повторяя эту процедуру несколько раз, можно получить композиционный материал, матрицей в котором будет служить карбид кремния, армированный волокнами из карбида кремния. Такой метод лежит в основе многих новых перспективных технологических разработок.

Одной из важнейших задач при создании новых изделий является разработка конструкции и технологического процесса, обеспечивающего высокий коэффициент использования материала (КИМ - отношение массы детали к массе поставляемой заготовки). Существенное влияние на КИМ оказывает выбор перспективных технологических процессов получения заготовок с минимальными припусками: методы получения деталей литьем, листовой штамповкой, сваркой из листа, горячим и холодным деформированием. Так, при высокоскоростной штамповке лопаток компрессора КИМ увеличивается до 0,45, трудоемкость механической обработки снижается на 15 %.

Спрегью [144] полагает, что применение титановых сплавов для турбин, работающих при температурах до 650° С, практически возможно с появлением таких перспективных технологических процессов, как дисперсное упрочнение, ковка в р-области и разработка соответствующих покрытий.

Однако только высокие показатели качества не могут полностью характеризовать конкурентоспособность продукции. В качестве исходной базы целесообразно применение показателей лучшего образца (эталона) конкурента на определенном (отечественном или зарубежном) рынке в данный, текущий момент; глубокие маркетинговые исследования для выявления перспективных технологических и технических разработок, определяющих принципиальную новизну продукции. Разработку пере-

Для дальнейшего прогресса технологии машиностроения необходимо, чтобы инженерно-технические работники промышленности научно обосновывали подход к решению технологических проблем и достаточно хорошо знали достижения промышленности в области наиболее перспективных технологических процессов. За последние годы издан ряд фундаментальных книг и капитальных учебников и учебных пособий по отдельным разделам технологии машиностроения: технологии механосборочного производства, обработке резанием, объемной и листовой штамповке, литейному и сварочному производству и др. По технологии термической обработки стали отсутствует литература, в которой были бы обобщены основные теоретические положения и одновременно на их основе рассмотрены конкретные технологические процессы, принятые в различных отраслях промышленности.

Руководящая информация содержит данные, имеющиеся в стандартах всех уровней на технологические процессы и методы управления ими, оборудование и оснастку; в перспективных технологических процессах; производственных инструкциях. Она включает классификаторы заготовок, деталей, технологических процессов термической обработки, технологического оборудования и оснастки, разрядов работ и профессий, а также стандарты на марки материалов на технологическое оборудование, оснастку.

По коррозионным свойствам молибден и вольфрам в условиях эксплуатации в кипящих неорганических кислотах значительно превосходят ниобий и мало уступают танталу. При их стоимости, существенно меньшей по сравнению с танталом, они явились бы весьма перспективными материалами для химического машиностроения. Однако технологические трудности изготовления химической аппаратуры ограничивают применение молибдена и вольфрама. Возможно изготовление аппаратуры не из листов чистого молибдена, а из биметалла: сталь+молибден (молибден — покрытие). Такой биметаллический лист не только в два—три раза дешевле молибденового листа, но и обладает высокой пластичностью.

Перспективными материалами являются титан и его сплпвы. Однако их широкое применение сдерживается трудностями их сварки, которые возрастают с увеличением толщины соединяемого металла. Эта серьезная проблема может быть решена путем разработки и применения СТО сварки титановых материалов КПЗ в вакууме.

Механические свойства деформируемых материалов во многом обусловлены эволюцией диссицативных структур в приповерхностных слоях относительной глубиной 0,005...0,008. Сплавы Мо и сплавы Си являются перспективными материалами для ядерной энергетики и данные металлы полностью нерастворимы друг в друге. Исследовали влияние медного покрытия, наносимого вакуумным напылением с одновременным облучением ионами аргона, на свойства Мо (проволоки 0 1 мм) при статическом растяжении. Для оценки процессов самоорганизации днссипитивных структур применялась специальная методика цифровой мультифрактальной параметризации структур (используемая в приложении к структурам изломов) [1].

Тантал и его сплавы на основе хрома, вольфрама и ниобия содержат 1 - 2 легирующего элемента и являются перспективными материалами, работающими при температурах 1500°С и выше для авиационной и космической техники. Диаграммы состояния Та - Nb и Та - W представлены на рис. 44.

Наиболее ценными и перспективными материалами являются рениевые сплавы на основе вольфрама и молибдена, а также более сложные композиции на основе этих систем. При легировании этих металлов рением одновременно с повышением прочности повышается их пластичность. Кроме того, при введении рения понижается температура перехода вольфрама и молибдена в хрупкое состояние. Механические свойства рениевых сплавов на основе вольфрама и молибдена представлены в табл. 25, 26.

Для кобальтовых порошков при 83 К получены следующие свойства: Нс = 53 700 а/м (675 э) и (ВЯ)тах = = 4,96-10* дж/м3 (1,24-10е гс-э). Железокобальтовые порошки являются более перспективными материалами для постоянных магнитов, чем порошки из чистых металлов. С увеличением содержания кобальта в порошковом материале коэрцитивная сила возрастает, предполагают, что это связано с ростом эффективной константы анизотропии формы.

У металлов с ОЦК решеткой интенсивность возрастания критического напряжения сдвига tK с увеличением предельной энергоем-кости^в несколько раз больше, чем у металлов с ГЦК и ГП решетками. Ниже (гл. IV) будет показано, что установленная закономерность изменения прочности с изменением предельной энергоемкости хорошо согласуется с экспе-риментальными данными по прочности 4 нитевидных кристаллов, показывающими, что чем выше предельная энергоемкость данного металла, тем выше его прочность. Это позволяет сделать вывод, что наиболее перспективными материалами для создания высокопрочных сплавов по первому из указанных выше способов являются металлы с ОЦК решеткой.

Поскольку титан и его сплавы являются очень перспективными материалами для применения в опреснительных установках (в контакте с горячей морской водой) и в химической промышленности (в оборудовании, работающем с горячими солевыми растворами), то важно установить, насколько возрастает склонность этих металлов к питтингу при повышенных температурах.

Перспективными материалами для эксплуатации при температурах 3000° С и выше являются твердые растворы на основе карбидов тантала, гафния и циркония, температура плавления которых достигает 3900—4000° С.

Возможность практического использования графита в высокотемпературных процессах весьма ограничена из-за сильного окисления, эрозии и выгорания в газовых потоках и взаимодействия с карбидообразующими металлами. В связи с этим защита графита от окисления и выгорания и взаимодействия с металлами представляет собой важную научно-техническую задачу. Перспективными материалами для нанесения покрытий могут быть тугоплавкие соединения, прежде всего карбиды, нитриды, бориды и силициды металлов и сплавы на их основе. Помимо защиты от окисления покрытия из тугоплавких соединений, обладающие твердостью и износоустойчивостью, позволяют повысить механическую прочность графита.

Перспективными материалами для изготовления этих конструкций являются: высокопрочные берилевые волокна, полые стеклянные волокна, обеспечивающие увеличение модуля упругости и толщины изделия без заметного увеличения веса, смолы с большим содержанием поперечных связей (сшивок), обладающие высоким пределом прочности [91].