Заключение

Итак, подошел к концу наш рассказ о самых обычных и самых необычных свойствах обыкновенных металлов. В своих попытках улучшить то или иное свойство металла мы много раз заходили в тупик. Казалось, сама природа не позволяет двигаться дальше, но каждый раз находился какой-нибудь выход из положения. В результате мы узнали, что такое "сверхсвойства" металлов - сверхупругость, сверхпластичность, сверхпрочность, сверхестественная память. Мы узнали, какие интересные возможности сулит использование этих "сверхсвойств" и какие из этих возможностей уже реализованы. Одни и те же металлы среди других металлов в каком-то отношении могут быть Гуливерами в стране лилипутов, а в каком-то другом - карликами среди великанов. Если представить все разнообразие возможных свойств металлов и сплавов на одной диаграмме деформации, то такая диаграмма при соблюдении масштаба не поместится ни в одной книге.

Однако и здесь есть выход: отложим на осях логарифмы напряжения и деформации (рис. 109). Логарифмирование сжимает масштаб по осям - каждое деление теперь соответствует изменению напряжения и деформации в 10 раз. Металлические "усы" (1) обладают сверхпрочностью, так как они имеют гладкую поверхность, малое сечение и практически не содержат дислокаций. По этой же причине они не способны к пластической деформации, и их предел упругости совпадает с пределом прочности. В результате их деформация вплоть до разрушения остается чисто упругой и достигает нескольких процентов. В этих отношениях они, конечно, выглядят "суперменами" по сравнению с обычными поликристаллическими металлами и сплавами, самые прочные из которых имеют σ_упр ≈ 10³ МПа, и σв ≈ (2÷3)·10³ МПа при остаточном удлинении ε_р меньше 10% (2), а самые пластичные - σ_В не более (2÷3)·10² МПа, а ε_р ≈ 50% (3). Предельная упругая деформация таких металлов - доли процента. Но и среди них есть свои гиганты (4) - сплавы, проявляющие сверхупругость (ε^макс_упр ≥ 10%), которые обладают, кроме того, колоссальным внутренним трением ("немые" сплавы). Эти же сплавы могут запоминать форму, т. е. самопроизвольно деформироваться при нагреве в обратном направлении, причем объем их памяти также огромен (ε ≥ 10%).

Рис. 109

Даже самые пластичные из обычных металлов не более, чем карлики, по сравнению с теми же металлами в сверхпластичном состоянии (5): пластичность увеличивается примерно на 2 порядка и составляет тысячи процентов. Эти огромные деформации можно получить при напряжении, составляющем сотые доли от прочности обычных металлов и тысячные доли - от прочности усов.

Таким образом, резервы свойств металлических материалов необычайно разнообразны и велики. В аморфном состоянии они могут приближаться по прочности к "усам", обладают великолепной коррозионной стойкостью и другими ценными качествами. В составе матриц композиционных материалов металлы могут успешно работать при температурах, приближающихся к температуре плавления.

Весьма разнообразные сверхсвойства металлов можно использовать и в самых разных сочетаниях друг с другом. Например, аморфными металлами можно армировать легкую и пластичную матрицу, а применение сверхпластичных металлических матриц позволяет решить ряд сложных технических вопросов при приготовлении композиционных материалов с прочными, но хрупкими волокнами бора или углерода. Совместное использование эффектов сверхупругости и запоминания формы открывает новые возможности в технике, медицине и т. д.

Исследования

Во многих из тех явлений, о которых шла речь в этой книге, сегодня еще много неясного. Ясно лишь одно - будущее за "сверхметаллами", так как обычные металлы работают сейчас на пределе своих возможностей.

Поскольку в исследовании и в использовании необычных свойств обычных металлов последнее слово еще не сказано, нам остается надеяться, что его произнесет кто- то из наших молодых читателей.