Альманах «ЭВРИКА»

Часть  5     ПРАВОЕ И ЛЕВОЕ В МИРЕ АТОМОВ 

ТИТАН КАК... РЕЗИНА

В работе стеклодува есть что-то от колдовства. Вот он концом металлической трубки поддевает немного расплавленной массы, подносит другой конец ко рту — и кажется, будто трубка превратилась в волшебную флейту. Мастер покачивает ее, вращает из стороны в сторону. И багровый сгусток расплава, словно цветок, на глазах принимает очертания изящной вазы с тончайшими стенками.

Вот если бы так можно было выдувать изделия из металла! Но в ответ на такое предположение любой технолог только улыбнется: даже на мощных прессах из металлического листа не всегда удается вытянуть объемную деталь — он просто рвется. До недавнего времени лишь стекло, нагретое до вязкой массы, отличалось редкой пластичностью: слабые легкие человека могут заставить его удлиняться в размерах в 500—600 раз! Близкими свойствами сегодня обладают и некоторые из пластмасс. Но заставить растягиваться, как податливую резину, прочнейший металл?..

Вполне реально. Титановый сплав можно заставить удлиняться даже в две тысячи раз. Для этого надо перевести   его   в   сверхпластичное   состояние...

Сверхпластичность. Впервые это понятие вошло в обиход науки с легкой руки академика А. Бочвара. Но само явление, открытое на кончике пера теоретиков, оказалось крепким орешком: до сих пор до конца неясно, почему металл, пройдя определенную термообработку и снова нагретый примерно до половины температуры плавления, вдруг начинает послушно растягиваться при сравнительно небольших усилиях. Правда, этот «пробел в знаниях» не остановил ученых Московского института стали и сплавов,— объединив усилия нескольких кафедр, они научились переводить в сверхпластичное состояние целую гамму металлов.

Есть одно бесспорное условие: металл становится сверхпластичным лишь после того, как приобретает мелкозернистое строение. Если обычно его кристаллы имеют разллеры от десятков до сотен микрон, то в сверхпластичном состоянии — от одного микрона до десяти. Можно подумать, что такие мелкие «зерна» гораздо слабее «привязаны» к своим местам и легко «перетекают» друг относительно друга. Отсюда и преимущества новой технологии...

Для работы со сверхпластичным материалом вовсе не обязательно осваивать «выдувание» сжатым воздухом или газом. Можно воспользоваться и обычным оборудованием — сравнительно маломощными прессами, штампами из доступных сталей. И с их помощью получать изделия сложнейшей формы. Причем получать при минимальных затратах энергии и почти без брака: скажем, там, где металлический лист при штамповке нередко рвался на крутых изгибах, сверхпластичный металл послушно обнимает матрицу.

Конечно, в природе ничто не дается даром. Для одних металлов, чтобы получить мелкозернистую структуру, достаточно    термической    обработки.

Можно поступить и иначе: распылить расплав в тончайший порошок и уже его превратить в заготовку методами порошковой металлургии. Плюс к этому нужна и соответствующая температура. Например, алюминиево-цин-ковый сплав становится сверхпластичным при двухстах пятидесяти градусах, медные сплавы нагревают примерно до пятисот, а титановые — до девятисот градусов. Но эти затраты окупаются с лихвой...

Скажем, многие детали, которые раньше требовали сложной механической обработки, из сверхпластичного металла можно получать за одну операцию. При этом экономится не только время — нет и уходящей в отходы стружки. А в результате коэффициент использования металла повышается в три-четыре раза.