НТП В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Перевод экономики на интенсивный путь развития определяется не только передовой техникой и техноло­гией, но не в последнюю очередь наличием высококачественных промышленных материалов для нужд промыш­ленности и товаров широкого народного спроса.

Анализ прогнозируемых потребностей в конструк­ционных и специальных материалах показывает, что опе­режающими темпами в ближайшие годы должно разви­ваться производство полупроводниковых, особо чистых и специальных материалов, прецизионных сплавов и дру­гих материалов а повышенными параметрами, эконо­мичных видов проката, биметаллов, тонкой алюминиевой и медной электролитической фольги, порошков, высокоточных неперетачиваемых пластин из твердых сплавов и минералокерамики. Одновременно с этим дол­жен увеличиваться выпуск прогрессивных материалов, за­меняющих черные и цветные металлы.

Создание новых материалов связано с целенапра­вленным изменением структуры и строения вещества с помощью различных методов воздействия, включая разнообразные реагенты и окислительно-восстанови­тельные среды, магнитные поля, глубокий вакуум, сверхвысокие давления, низкие и высокие температуры, световое, акустическое и радиационное облучение, бом­бардировку элементарными частицами. В области про­изводства конструкционных материалов особое значение имеет увеличение выпуска высококачественных сталей, особенно методами электрошлакового и вакуумного переплава; расширение сортамента проката за счет пре­имущественного развития листового проката, фасонных профилей высокой точности. Выпуск металлов с антикор­розионным покрытием из пластмассы, алюминия, цинка и других позволит повысить эффективность использова­ния каждой тонны металла за счет нанесения защитного покрытия на 15%.

Большую роль среди конструкционных материалов играют алюминий, титан и их сплавы. Предполагается, что к концу столетия потребность в алюминии возрастет в 20 раз. Современные сплавы на основе алюминия ха­рактеризуются хорошей прочностью, пластичностью, вы­сокой коррозионной стойкостью, проводимостью, светоотражательной способностью. Существующие способы их упрочнения добавками церия, магния, кремния, а так­же введением дисперсных частиц оксида алюминия, боридов или карбидов придают таким сплавам повышен­ную жаропрочность, устойчивость при эксплуатации в зоне радиоактивного облучения. Это позволяет исполь­зовать их в качестве основного конструкционного мате­риала в авиационной и криогенной технике, ядерной энергетике, нефтяной промышленности. Высокая химиче­ская прочность в сочетании со стойкостью к высоким температурам и коррозионным воздействиям превра­щают титан в важнейший конструкционный материал для судостроения, скоростной авиации, ракетной техники и химического машиностроения. Производство титана и сплавов на его основе непрерывно увеличивается.

Значительные успехи достигнуты в производстве легирующих (особенно никеля, кобальта, вольфрама и молиб­дена) и редких металлов, а также полупроводниковых материалов на основе германия и кремния. Разработана технология получения некоторых сложных химических соединений, являющихся основой новых полупроводни­ковых материалов для микроэлектроники, квантовой аку­стики и оптической электроники.

Определенные успехи достигнуты в решении про­блемы повышения прочности металлов. Как известно, не­высокие прочностные характеристики материалов объяс­няются несовершенством кристаллической структуры, поэтому их прочность в 3 — 4 раза меньше теоретической. Однако в 1960—1965 гг. удалось получить сверхпрочные металлические нити, названные нитевидными кристалла­ми или «усами». Эти идеальные кристаллы на основе ме­ди, железа, оксида кремния или оксида алюминия пока имеют сравнительно небольшие размеры, но достигнутая упорядоченность их кристаллической структуры повы­шает прочность металла до теоретической.

В настоящее время для увеличения прочности кон­струкционных материалов используется армирование их нитевидными кристаллами и керамическими волокнами. В будущем окончательное решение проблемы повы­шения прочности материалов до значений, близких к тео­ретическим, позволит резко уменьшить материалоем­кость многих видов промышленной продукции и снизить ее трудоемкость.

В общем объеме промышленных материалов постоян­но возрастает доля пластмасс, химических волокон, син­тетических каучуков, резин, клеев, искусственной кожи, лаков, красок, ионообменных смол и других полимеров, характеризующихся высокой экономической эффектив­ностью. В отличие от материалов природного происхо­ждения полимерные материалы имеют ценные физико-химические и механические свойства, могут быть полу­чены синтетически, позволяют изготовлять различные изделия доступными и высокопроизводительными мето­дами, снижать трудовые и материальные затраты. Так, 1 т капронового волокна в производстве автомобильных шин высвобождает 2,5 — 3 т, а в производстве канатов 4—6 т натуральных волокон. В производстве бытовых изделий и строительстве каждая тонна пластмассы заме­няет в среднем 5 — 6 т черных и цветных металлов, 2 — 2,5 т алюминия и резины, 3 — 3,5 т пиломатериалов и древесины. При этом замена металла пластмассой уменьшает трудоемкость изделий на 700 — 800 чел.-ч и дает 900—1200 руб. экономии от снижения себестоимо­сти, а также значительно снижает массу конструкций. Не­повторимость некоторых свойств полимеров превращает их в незаменимые материалы, способствует прогрессу в создании новой техники для медицины, космоса и т. д. Примером тому могут быть полимеры с полупроводя­щими и фотопроводящими свойствами, герметики, искус­ственные кровеносные сосуды, сердечные клапаны, бес­шумно работающие шестерни, лопасти винтов вертоле­тов и т. д.