Эта же идея использования нитей из сплавов с ЭПФ в композиции со стекло- и органопластиками положена в основу мероприятий, направленных на повышение боевой живучести авиационных конструкций, т. е. стойкости этих конструкций к боевым повреждениям от попавших снарядов или попадания осколков при взрыве боевых частей ракет. При действии кратковременной динамической нагрузки, которая определяет процесс пробивания или разрушения материала при взрыве, начальная кинетическая энергия ударной волны или осколков переходит в работу упругой и особенно пластической деформации материала. Чем больше требуется затратить энергии на преодоление работы по деформированию материала, тем, естественно, труднее его разрушить (пробить). Нитинол, например, обладает 10 % относительной деформацией при растяжении. (Заметим, что у традиционных материалов и композитов она не превышает 2 %.) Поэтому добавление нитей нитинола в композитный материал повышает стойкость последнего к пробиванию. Новый материал предполагается использовать для защиты самолетов от последствий взрывов в трюмах (например, при террористических актах), столкновений с птицами, ударов камней при посадке на взлетно-посадочную полосу, а также в автомобилестроении.
Обновляются и металлические сплавы. Например, оборонные ведомства США, НАСА и семь фирм — изготовителей реактивных двигателей, начали совместное финансирование 15-летней программы стоимостью 6 млрд, долларов. Ставится задача добиться к 2003 году удвоения тяги авиационных двигателей без увеличения их размеров и веса. Сложность задачи заключается в том, что очень трудно найти материалы, которые способны выдерживать разогрев до 425 °C. При подобных температурах с топливом вступает в реакцию больше кислорода, и оно сгорает полнее, повышая КПД двигателя. Титан — традиционный материал для реактивных двигателей — не выдерживает такого режима и начинает выгорать. Группа исследователей в рамках указанной программы ведет поиск в области т. н. интерметаллидов — особых химических соединений, в которых металлы взаимодействуют, не подчиняясь правилу нормальной валентности и создавая особую кристаллическую структуру. Интерметаллиды, созданные на основе титана и алюминия или никеля и алюминия обладают достаточно низкой плотностью и выдерживают температуру до 760 °C. А если еще в них ввести керамические волокна, то получаются композиты, которые при той же массе будут обладать втрое большей прочностью, чем сплавы, используемые сейчас в реактивных двигателях.
Современные научные достижения в области материаловедения поистине не знают предела. Совсем недавно появились публикации о применении гидридов металлов в качестве источников топлива для водородных двигателей. На дорогах штата Джорджия (США) начались испытания автобуса с водородным двигателем, который практически не производит вредных выбросов. Автобус, разработанный при содействии Технологического института штата Джорджии и министерства энергетики США, стал одним из первых транспортных средств, в котором источником водорода являются не топливные элементы, а гидриды металлов. При нагревании гидридов происходит медленное восстановление водорода. Газ поступает в обычный двигатель внутреннего сгорания, приводящий в движение электрогенератор, который, в свою очередь, подзаряжает аккумуляторную батарею. Пробег автобуса до пополнения запаса водорода составляет не менее 160 км.
Таким образом, мы познакомились с некоторыми нетрадиционными конструкционными материалами, которые обладают принципиально новыми физико-химико-механическими и потребительскими свойствами и которые несомненно представляют собой конструкционные материалы будущего третьего тысячелетия. Движение научно-технического прогресса предполагает перенесение акцентов на ресурсосберегающие технологии получения перспективных материалов, научные исследования, по которым находятся в стадии непрерывного развития. Внедрение перспективных, специально разработанных для решения конкретных задач материалов позволит добиться не только значительной экономии металла, снижения массы изделий и улучшения их потребительских качеств, но и получить решение многих научных, конструкторских, технологических проблем, принципиально недостижимых при использовании традиционных материалов.
З. С. Семенова
КАК СТАТЬ АРИЭЛЕМ?
