Что это за вещества, которые имеют более высокие модули?

Из таблицы видно, что удельный модуль упругости E/γвсех этих материалов практически одинаков. Вероятно, в этом нет какого-либоглубокого философского смысла, совпадение здесь — дело случая. Но так илииначе, а сам по себе факт совпадения удельных модулей ставит инженерови материаловедов в весьма затруднительное положение. Ведь как бы мы нистарались улучшить прочность принятых материалов, мы оказываемся привязаннымик одному и тому же удельному модулю. Это означает, что, если мы хотим достичьпоставленных целей, мы должны отказаться от всех ходовых материалов, вобращении с которыми накоплен большой опыт.

nature-879__1490263572__300h

Что же остается делать? Что это за вещества, которые имеют более высокиемодули? Оказывается, таких веществ не так уж много, но все же они есть.Лучшие из них приведены в табл. 3.

Таблица 3

Вещество / Удельный вес γ, г/см / E, кГ/см x 10 / Е/γ усл. единицы / Темп. плавл., °C

Нитрид алюминия / 3,3 / 3,5 / 10,6 / 2450

Окись алюминия / 4,0 / 3,9 / 9,8 / 2020

Бор / 2,3 / 4,2 / 18,0 / 2300

Окись бериллия / 3,0 / 3,5 / 11,6 / 2530

Бериллий / 1,8 / 3,1 / 17,2 / 1350

Углерод, усы / 2,3 / 7,7 / 33,5 / 3500

Окись магния / 3,6 / 2,9 / 8,0 / 2800

Кремний / 2,4 / 1,6 / 6,7 / 1400

Карбид кремния / 3,2 / 5,6 / 17,5 / 2600

Нитрид кремния / 3,2 / 3,9 / 12,2 / 1900

Нитрид титана. / 5,4 / 3,5 / 6,5 / 2950

Эта таблица в некотором смысле обнадеживает; она показывает, что естьв природе твердые тела, у которых удельный модуль Юнга больше, чем у традиционныхтехнических материалов, грубо говоря, в десять раз. По-видимому, эти материалыоткрывают захватывающие перспективы. В то же время их список обескураживает.Все эти материалы в нормальных условиях весьма непрочны и хрупки, получатьих можно обычно только при очень высоких температурах, некоторые из нихтоксичны.

Единственным металлом в этом списке является бериллий. Тот самый бериллий,который в опасной степени токсичен. Предположим на время, что нам удаетсяпобороть его токсичность, но сможем ли мы сделать бериллий прочным и вязким?По-видимому, в некоторых случаях бериллий может быть довольно прочным,предел прочности его может достигать 80-160 кГ/мм.Но сделать его достаточно вязким очень и очень трудно. Причина этого главнымобразом в том, что при нормальных температурах дислокации в кристалле бериллияподвижны только в четырех плоскостях, в то же время, как мы видели в главе 8,кристалл должен иметь пять плоскостей скольжения, чтобы сопротивлятьсятрещинам, бегущим в любой его плоскости. Несмотря на упорные попытки ученыхзаставить бериллий вести себя, как подобает “настоящему” металлу, заметныхдостижений в этой области нет. По-видимому, препятствия на этом пути связаныс особенностями кристаллической структуры этого металла. Остается подойтик проблеме по-иному. Может быть, можно уменьшить хрупкость бериллия, добавивв него немного волокон, как в случае льда и древесной пульпы (глава 8). Еслитакой эксперимент оказался бы успешным, можно было бы, я думаю,придумать какую-нибудь защиту от токсической опасности. Но тогда выплылобы очередное препятствие: бериллий дорог, и с этим, кажется, ничего неподелаешь (отчасти из-за предосторожностей, необходимых при работе с ним).Остается только уповать на то, что последующий ход событий что-то из сказанногоопровергнет.

Комментарии закрыты.