План
Введение. 3
1.Открытие новых материалов. Проблемы их создания. 5
2.Применение новых материалов. .13
Заключение. 17
Список используемой литературы. 17
Введение
На заре человечества «ученые» в звериной шкуре создали первый материал, и это следует считать одним из величайших достижений в истории нашей цивилизации. Именно ученый, ибо этот великий ум древности достоин быть поставленным рядом с любым гением современности, причем на равных.
Последующие века были заполнены напряженной работой. Увеличивалась власть человека над веществом, росло число материалов, которые он мог синтезировать, обрабатывать и применять. Тысячи и тысячи безвестных ученых внесли свой вклад в ту область, которую мы сейчас называем материаловедением. Она даже сейчас и наука, и что-то от искусства, и от ремесла.
Но вот победное шествие металла как будто при¬остановилось. Оказывается, металл может не все. Его свойств недостаточно для нужд общества. Тысячи сплавов, созданных в лабораториях мира, не могут решить задач, поставленных новой техникой. Несмотря на то, что одни плавятся чуть ли не при 3 тысячах градусов, а другие — просто в стаканах с горячей водой, одни по твердости чуть ли не равны алмазу, другие жидки при комнатной температуре...
Техника, производство, инженерная мысль стремятся к созданию процессов, аппаратов с максимальным коэффициентом полезного действия, машин, агрегатов как можно меньших габаритов — при высоких скоростях процесса и выходе продукта. На практике это означает увеличение температур, давления, агрессивности рабочих сред и т. д.
Итак, кто-то знает, что нужно делать (например, повысить КПД), знаем, как это сделать (например, повысить температуру). В конце но не знает, из чего нужно делать. Конечно, из металла. Он тугоплавок и прочен и стоек к агрессивным средам. Но вот здесь-то и начинается нечто не совсем понятное. Верно, металл Стоек к окислению, такие сплавы, как «канталл», могут длительно работать при температуре выше 1600 К на воздухе. Но, оказывается, все это приходит как бы «врассыпную», по отдельности. Например, один металлический сплав тугоплавок, но легко окисляется, другой стоек к окислению, но уже при 1100 К не имеет никакой прочности, прочен при красном калении, хрупок при обычных температурах и т. д,
А технике нужны как раз такие материалы, которые проявляли бы свои достоинства в необходимых условиях. Даже больше — чтобы они имели и некоторые свойства, которых вообще не бывает у металлов. От предполагаемого «идеального» материала требуется в одно и то же время и тугоплавкость и стойкость к окислению. Способность противостоять резким сменам температур и отсутствие хрупкости. И твердость, и электропроводность, и теплопроводность. Мало того, надо, чтобы некоторые параметры материала можно было бы изменить по желанию конструктора, а другие при этом оставались бы постоянными. Но и это еще не все. Он должен легко обрабатываться — быть технологичным, И, наконец, последнее — прочность этого материала не должна сильно падать с температурой.
Такие требования, в общем, несуразны. Даже не физику ясно, что многие из них противоречат друг другу. Их нельзя реализовать в пределах одного и того же куска материала одновременно. Совмещение в одном и том же материале таких, например, свойств, как пластичность и твердость, требует от сил химической связи в одно и то же время и ослабления и усиления.
А как же металл? С ним дело плохо, поскольку прочность при высоких температурах невысока. Кстати, мы говорим сейчас везде «металл» только для простоты, на самом деле все это сплавы. В металле заменяют часть катионов на катионы другого сорта, тоже металлические. Так как электроны новых катионов все равно вольются в общее электронное облако, то существенных затруднений при этом не возникает. Лишь бы по размеру новые катионы не сильно отличались от основных. В зависимости от того, как они разместятся, будут образованы так называемые твердые растворы или замещения или внедрения. То есть поместился катион — гость между исходными атомами — значит, «внедрения», а заместил — «замещения». Нам важно только то, что кристаллическое поле, сама энергия, прочность связи в таком твердом растворе изменились. Такой принцип вариации сил связи и используется для получения сплавов с самыми различными свойствами. Тот же прием получения сплавов применялся и для повышения жаропрочности. Имеется, конечно, много сплавов, работающих при высоких температурах. Плохо только, что прием этот эффективен лишь до температур в лучшем случае в 900 К. Теперешняя же техника высоких температур давно уж пере¬шагнула этот порог.
Так что же? Вернуться к «камню», т. е. к неметаллическим материалам, или, как принято говорить, к керамике? Можно, но это сталкивает нас с еще более сложной задачей — получения нехрупкой керамики.
На данном этапе, пожалуй, все же лучше не отступаться от металла.
Целью данной работы является рассмотрение новых материалов и проблем их создания. Рассмотрим же это на примере композиционных материалов.
Не нашли готовую?