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.
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.
