Самый твердый керамический материал

18.07.202218.07.2022 admin 0 Comments

Алмаз это самый твердый из известных на сегодняшний день материалов с твердостью по Виккерсу в диапазоне 70–150 ГПа. Бриллиант демонстрирует как высокие теплопроводность и электрически изолирующий свойств и много внимания было уделено практическому применению этого материала. Однако у алмаза есть несколько ограничений для массового промышленного применения, включая его высокую стоимость и окисление при температурах выше 800 ° C. [5] [6] Кроме того, алмаз растворяется в утюг и формы карбиды железа при высоких температурах и поэтому неэффективен при резке черных металлов, включая стали. Поэтому недавние исследования сверхтвердых материалов были сосредоточены на соединениях, которые были бы термически и химически более стабильными, чем чистый алмаз.

Поиск новых сверхтвердых материалов обычно шел двумя путями. [7] В первом подходе исследователи имитируют короткие направленные ковалентные углеродные связи алмаза, комбинируя легкие элементы, такие как бор, углерод, азот и кислород. Этот подход стал популярным в конце 1980-х годов с исследованием языка C₃N₄ и тройные соединения B-C-N. Второй подход к разработке сверхтвердых материалов включает эти более легкие элементы (B, C, N и O), но также вводит переходные металлы с высокой плотностью валентных электронов для обеспечения высокой несжимаемости. Таким образом, металлы с высоким объемные модули но низкая твердость координируется с небольшими ковалентно-образующими атомами для производства сверхтвердых материалов. Карбид вольфрама является промышленно значимым проявлением этого подхода, хотя он не считается сверхтвердым. С другой стороны, бориды в сочетании с переходными металлами стали богатой областью сверхтвердых исследований и привели к таким открытиям, как ReB₂, OsB₂, и ВБ₄.

Содержание

Определение и механика твердости

Твердость материала напрямую связана с его несжимаемостью, эластичностью и сопротивлением изменению формы. Сверхтвердый материал имеет высокую модуль сдвига, высоко объемный модуль и не деформируется пластически. В идеале сверхтвердые материалы должны иметь бездефектную изотропную решетку. Это значительно снижает структурные деформации, которые могут снизить прочность материала. Однако на самом деле дефекты могут укреплять некоторые ковалентные структуры. Традиционно для синтеза сверхтвердых материалов использовались условия высокого давления и высокой температуры (HPHT), но недавние синтезы сверхтвердых материалов направлены на использование меньшего количества энергии и более дешевых материалов. [9] [10]

Исторически сложилось так, что твердость сначала определялась как способность одного материала царапать другой и определялась целым числом (иногда полуцелым числом) от 0 до 10 на шкале. Шкала Мооса. Однако эта шкала быстро оказалась слишком дискретной и нелинейной. Измерение механической твердости материалов заменено на наноиндентор (обычно из алмаза) и оценивая объемные модули, а Бринелль, Rockwell, Knoop и Виккерс весы были разработаны. В то время как шкала Виккерса широко признана в качестве наиболее распространенного теста, [10] остаются разногласия по поводу весовой нагрузки, применяемой во время испытания. Это потому, что значения твердости по Виккерсу зависят от нагрузки. Отступ, сделанный с помощью 0,5 Н, будет указывать на более высокое значение твердости, чем отпечаток, сделанный с помощью 50 Н. Это явление известно как эффект размера вдавливания (ISE). Таким образом, значения твердости не имеют смысла, если также не указана нагрузка. Некоторые утверждают, что значения твердости следует последовательно указывать в асимптотике (область высоких нагрузок), поскольку это более стандартизованное представление твердости материала. [11]

Твердость по Виккерсу выбранных твердых материалов [12] [13]

E_c/ V_м Считалось, что объемный модуль является прямой мерой твердости материала, но это больше не остается доминирующей школой. Например, некоторые щелочь и благородные металлы (Pd, Ag) имеют аномально высокое отношение модуля объемной упругости к твердости по Виккерсу по Бринеллю. В начале 2000-х годов была обнаружена прямая зависимость между объемным модулем упругости и валентной электронной плотностью, поскольку чем больше электронов присутствовало, тем больше было отталкивание внутри структуры. [9] Объемный модуль по-прежнему используется в качестве предварительной меры для определения сверхтвердого материала, но теперь известно, что необходимо учитывать и другие свойства. [9] [10]

0,1. Если материал содержит сильно направленные связи, модуль сдвига увеличится и даст низкий коэффициент Пуассона.

При оценке материала как (сверх) твердого необходимо учитывать несколько свойств. В то время как твердые материалы имеют высокий модуль объемного сжатия, высокий модуль объемного сжатия не означает, что материал твердый. Также необходимо учитывать неупругие характеристики, и модуль сдвига может даже обеспечивать лучшую корреляцию с твердостью, чем модуль объемного сжатия. Ковалентные материалы обычно имеют высокие константы силы изгиба связей и высокие модули сдвига и с большей вероятностью дают сверхтвердые структуры, чем, например, ионные твердые тела. [9] [10]

Алмаз

Алмаз представляет собой аллотроп углерода, в котором атомы расположены в модифицированной версии гранецентрированная кубическая (fcc) структура, известная как «алмаз кубический «. Он известен своей твердостью (см. Таблицу выше) и несжимаемостью и предназначен для некоторых потенциальных оптических и электрических применений. Свойства отдельных природных алмазов или карбонадо слишком сильно различаются для промышленных целей, и поэтому синтетический алмаз стал основным направлением исследований. [18] [19]

Синтетический алмаз

Синтез алмаза под высоким давлением в 1953 году в Швеции [20] [21] а в 1954 г. в США [22] стало возможным благодаря развитию новых аппаратов и технологий, стало важной вехой в синтезе искусственных сверхтвердых материалов. Синтез ясно показал потенциал применения высокого давления в промышленных целях и стимулировал растущий интерес к этой области. Через четыре года после первого синтеза искусственного алмаза кубический нитрид бора Был получен c-BN, который оказался вторым по твердости твердым веществом. [23]

Синтетический алмаз могут существовать как одиночный сплошной кристалл или как небольшие поликристаллы, соединенные между собой границами зерен. Внутреннее пространственное разделение этих субъединиц вызывает образование зерен, которые видны невооруженным глазом благодаря свойствам материала по поглощению и рассеиванию света. [24]

Твердость синтетического алмаза (70–150 ГПа) очень зависит от относительной чистоты самого кристалла. Чем совершеннее кристаллическая структура, тем тверже становится алмаз. Сообщалось, что монокристаллы HPHT и агрегаты нанокристаллического алмаза (агрегированные алмазные наностержни ) может быть тверже натурального алмаза. [24]

Исторически считалось, что синтетический алмаз должен быть идеальным по структуре, чтобы быть полезным. Это связано с тем, что алмаз был предпочтительнее из-за его эстетических качеств, а небольшие дефекты в структуре и составе были видны невооруженным глазом. Хотя это правда, свойства, связанные с этими небольшими изменениями, привели к новым интересным потенциальным применениям синтетического алмаза. Например, легирование азотом может повысить механическую прочность алмаза, [25] и сильный допинг с бор (несколько атомных процентов) делает его сверхпроводник. [26]

В 2014 году исследователи сообщили о синтезе нанодвойниковых [ требуется разъяснение ] алмаз со значениями твердости по Виккерсу до 200 ГПа. [27] Авторы объясняют беспрецедентную твердость эффектом Холла-Петча, который предсказывает, что меньшие микроструктурные особенности могут привести к повышенной твердости из-за более высокой плотности границ, останавливающих дислокации. Они достигают двойников со средней толщиной 5 нм, используя прекурсор лука. [ требуется разъяснение ] углеродные наночастицы подвергаются воздействию высокой температуры и давления. Они также одновременно достигают температуры окисления, которая на 200 ° C выше, чем у природного алмаза. Более высокая термическая стабильность важна для промышленных применений, таких как режущие инструменты, где высокие температуры могут привести к быстрой деградации алмаза.

Кубический нитрид бора

История

Чистый кубический нитрид бора прозрачный или слегка янтарный. Возможны разные цвета в зависимости от дефектов или избытка бора (менее 1%). [10] Дефекты могут быть вызваны легированием катализаторов-растворителей (например, нитридов Li, Ca или Mg) Al, B, Ti или Si. Это вызывает изменение морфологии и цвета кристаллов c-BN. [29] В результате получаются более темные и крупные (500 мкм) кристаллы с лучшей формой и более высоким выходом.

Структура и свойства

Кубический нитрид бора имеет кристаллическая структура сфалерита, который можно построить, заменив каждые два атома углерода в алмазе одним атомом бора и одним атомом азота. Короткая связь B-N (1,57 Å) близка к длине связи C-C алмаза (1,54 Å), что приводит к прочной ковалентной связи между атомами так же, как в алмазе. Незначительное снижение ковалентности связей B-N по сравнению со связями C-C снижает твердость с

100 ГПа для алмаза до 48 ГПа для c-BN. Поскольку алмаз менее стабилен, чем графит, c-BN менее стабилен, чем h-BN, но степень превращения между этими формами пренебрежимо мала при комнатной температуре. [28]

Исследования и разработки

Благодаря своей высокой химической и механической устойчивости c-BN широко применяется в качестве абразива, например, для обработки режущих инструментов и поверхностей, устойчивых к царапинам. Кубический нитрид бора также очень прозрачен для рентгеновских лучей. Это, наряду с его высокой прочностью, позволяет наносить очень тонкие покрытия из c-BN на конструкции, которые можно проверять с помощью рентгеновских лучей. Несколько сотен тонны c-BN производятся во всем мире каждый год. [32] Путем модификации Borazon, торговая марка c-BN в США, используется в промышленности для придания формы инструментам, так как он может выдерживать температуры выше 2000 ° C. Шлифовальные круги с кубическим покрытием из нитрида бора, называемые кругами из боразона, обычно используются при обработке твердых черных металлов, чугуна, а также на основе никеля и кобальта. суперсплавы. Другие торговые марки, такие как Эльбор и Кубонит, продаются российскими поставщиками. [28]

Новые подходы в исследованиях направлены на повышение давления c-BN в устройствах, используемых для синтеза c-BN. [10] В настоящее время возможности производства c-BN ограничены давлением около 6 ГПа. Повышение предела давления позволит синтезировать более крупные монокристаллы, чем при нынешнем каталитическом синтезе. Однако было показано, что использование растворителей в сверхкритических условиях для синтеза c-BN снижает требования к давлению. [10] Высокая стоимость c-BN по-прежнему ограничивает его применение, что мотивирует поиск других сверхтвердых материалов.

Нитрид углерода

Структура бета-нитрид углерода (β-C₃N₄) был впервые предложен Эми Лю и Марвин Коэн в 1989 году. Это изоструктурный с Si₃N₄ и был предсказан быть тверже алмаза. [33] Расчетная длина связи составила 1,47 Å, что на 5% короче, чем длина связи C-C в алмазе. Более поздние расчеты показали, что модуль сдвига составляет 60% от модуля сдвига, а нитрид углерода менее твердый, чем c-BN. [34]

Несмотря на два десятилетия поиска этого соединения, ни один синтетический образец C₃N₄ подтвердил прогнозы твердости; это объясняется сложностью синтеза и нестабильностью C₃N₄. Нитрид углерода стабилен только при более высоком давлении, чем при превращении графита в алмаз. Условия синтеза потребуют чрезвычайно высоких давлений, поскольку углерод имеет четырех- и шестикратную координацию. [10] Кроме того, C₃N₄ возникли бы проблемы с образованием карбидов, если бы они использовались для обработки черных металлов. Хотя в публикациях сообщалось о получении C₃N₄ при более низких давлениях, чем указано, синтетический C₃N₄ не оказался сверхтвердым. [35]

Нитрид углерода бора

Сходные размеры атомов бора, углерода и азота, а также схожие структуры полиморфов углерода и нитрида бора позволяют предположить, что возможно синтезировать алмазоподобную фазу, содержащую все три элемента. Также возможно получать соединения, содержащие B-C-O, B-O-N или B-C-O-N, под высоким давлением, но их синтез может потребовать сложной химии, и, кроме того, их эластичные свойства будут хуже, чем у алмаза.

Начиная с 1990 г. большой интерес проявился к изучению возможности синтеза плотных фаз B-C-N. Ожидается, что они будут термически и химически более стабильными, чем алмаз, и тверже, чем c-BN, и поэтому будут превосходными материалами для высокоскоростной резки и полировки черных сплавов. Эти характерные свойства приписываются алмазоподобной структуре в сочетании с σ-связями sp3 между углеродом и гетероатомами. до н.э_ИксN_у тонкие пленки были синтезированы химическое осаждение из паровой фазы в 1972 г. [36] Однако данные о попытках синтеза плотных фаз B-C-N, приведенные разными авторами, противоречивы. Неясно, являются ли продукты синтеза алмазоподобными твердыми растворами углерода и нитрида бора или просто механическими смесями высокодисперсного алмаза и c-BN. В 2001 году алмазоподобная структура c-BC₂N был синтезирован при давлениях> 18 ГПа и температурах> 2200 К прямым твердотельным фазовым переходом графитоподобного (BN)_0.48C_0.52. Сообщенная твердость по Виккерсу и Кнупу была промежуточной между алмазом и c-BN, что делало новую фазу вторым по твердости известным материалом. [37] Тройные фазы B – C – N также могут быть получены методом ударно-компрессионного синтеза. Далее было предложено распространить систему B – C – N на четвертичные соединения, включая кремний. [8] [38]

Бориды металлов

В отличие от систем на основе углерода, бориды металлов можно легко синтезировать в больших количествах в условиях окружающей среды, что является важным технологическим преимуществом. [9] Большинство боридов металлов твердые; [39] однако некоторые выделяются среди них особенно высокой твердостью (например, WB₄, [40] [41] Тереть₂, OsB₂ и Реб₂). Эти бориды металлов по-прежнему являются металлами, а не полупроводниками или изоляторами (на что указывает их высокий уровень электронного плотность состояний на Уровень Ферми ); однако дополнительная ковалентная связь B-B и M-B (M = металл) приводит к высокой твердости. [42] [43] Плотный тяжелые металлы, Такие как осмий, рений, вольфрам и т. д., особенно склонны к образованию твердых боридов из-за их высокой электронной плотности, малых атомных радиусов, высоких объемных модулей и способности прочно связываться с бором.

Диборид осмия

Бориды рения

Рений был выбран в качестве кандидата в бориды сверхтвердых металлов из-за его желаемых физических и химических характеристик. Он имеет высокую концентрацию электронов, малый атомный радиус и высокий модуль объемной упругости. В сочетании с бором он образует кристалл с высокой ковалентной связью, что делает его несжимаемым и потенциально очень твердым. [45] Был исследован широкий спектр боридов рения, включая Re₃B, Re₇B₃, Re₂B, ReB, Re₂B₃, Re₃B₇, Re₂B₅, ReB₃ и Реб₂. Каждый из этих материалов имеет свой набор свойств и характеристик. Некоторые перспективны как сверхпроводники, а некоторые обладают уникальными упругими и электронными свойствами, но наиболее подходящим для сверхтвердых материалов является ReB.₂. [45]

Диборид рения (Реб₂) представляет собой тугоплавкое соединение, которое было впервые синтезировано в 1960-х годах с использованием дуговая плавка, зона плавки, или оптические печи с плавающей зоной. Примером синтеза этого материала является метод флюса, который проводится путем помещения металлического рения и аморфного бора в глинозем тигель с излишками алюминия. Это можно проводить в соотношении 1: 2: 50 для Re: B: Al с избытком алюминия в качестве среды для роста. Тигель помещен в трубку из оксида алюминия, вставленную в резистивно нагреваемую печь с проточной аргон газ и спеченный при 1400 ° C в течение нескольких часов. После охлаждения алюминий растворяют в NaOH. Каждый Реб₂ Метод синтеза имеет свои недостатки, и он дает небольшие включения алюминия, встроенные в кристаллическую решетку. [46]

Диборид рения имеет очень высокую температуру плавления, приближающуюся к 2400 ° C, и сильно анизотропную слоистую кристаллическую структуру. [46] Его симметрия либо гексагональная (пространственная группа P6₃MC) или ромбической (Cмкм) в зависимости от фазы. Здесь плотноупакованные слои Re чередуются со сморщенными треугольными слоями бора по плоскости (001). Это можно увидеть выше на примере диборида осмия. Плотность состояний для ReB₂ имеет одно из самых низких значений среди боридов металлов, что указывает на прочную ковалентную связь и высокую твердость. [45]

Диборид рения демонстрирует металлическую проводимость, которая увеличивается с понижением температуры и может быть объяснена ненулевой плотностью состояний из-за d- и p-перекрытия рения и бора соответственно. На данный момент это единственный сверхтвердый материал с металлическими свойствами. Материал также демонстрирует относительно высокую термическую стабильность. В зависимости от способа нагрева он может сохранять свою массу до температуры 600–800 ° C, при этом любое падение связано с потерей поглощенной воды. Затем можно увидеть небольшую потерю массы при температурах, приближающихся к 1000 ° C. Он работает лучше, когда используется более медленный нагрев. Частично это небольшое падение при температуре около 1000 ° C было объяснено образованием тусклого цвета B₂О₃ покрытие на поверхности, поскольку бор выщелачивается из твердого тела, которое служит защитным покрытием, тем самым уменьшая дополнительные потери бора. Его можно легко растворить метанолом, чтобы вернуть материалу его естественный блеск. [46] [47] [49]

Бориды вольфрама

Открытие сверхтвердого тетраборида вольфрама является еще одним свидетельством многообещающего подхода к разработке ковалентного связывания несжимаемых переходных металлов с бором. Пока ВБ₄ был впервые синтезирован и идентифицирован как высший борид вольфрама в 1966 году, [50] Он был признан недорогим сверхтвердым материалом только в 2011 году. [51]

Интересно, что низшие бориды вольфрама, такие как диборид вольфрама, не являются сверхтвердыми. Более высокое содержание бора приводит к более высокой твердости из-за повышенной плотности коротких ковалентных связей бор-бор и бор-металл. Однако исследователям удалось подтолкнуть ВБ₂ в сверхтвердый режим за счет незначительных добавок других переходных металлов, таких как ниобий и тантал, в кристаллической структуре. [52] Этот механизм повышения твердости называется упрочнение твердого раствора и возникает из-за того, что атомы разных размеров включены в исходную решетку, чтобы препятствовать движению дислокации.

Борид алюминия и магния

Источник

Твердые сплавы и минералокерамические материалы

1. Краткие сведения о металлических порошках

Металлические порошки представляют собой мелкие кристаллические зерна (фракции) размерами от 10 до 500 мкм, иногда до 1 мм. Зерна могут быть игольчатой, сферической, полой сферической, пластинчатой или чешуйчатой формы. Физико-химические и технологические свойства металлических порошков определяются их химическим составом, пикнометрической плотностью, структурой, массовой долей примесей, газов, металлических и иных загрязнений порошков. Металлические порошки являются основой при производстве твердосплавных материалов. Их выпускают как из чистых металлов (хром, никель, кобальт, молибден, ванадий и др.), так и из карбидов металлов (карбиды вольфрама, титана, тантала).

Отрасль производства, занимающаяся выпуском порошков (твердосплавных материалов), называется порошковой металлургией. В порошковой металлургии применяются следующие методы производства твердосплавных материалов:

Порошковая металлургия включает в себя две самостоятельные отрасли производства. Первая — производство различных порошкообразных материалов (порошков, зерен, гранул, электродов, монолитов и полуфабрикатов). Вторая — переработка порошкообразных материалов в изделия (токарные и фрезерные сменные пластины, заготовки для монолитного инструмента, насадки для бурового и режущего инструмента, фильеры, электродные материалы, монолиты, электроконтакты и различные конструкционные изделия).

В настоящее время в порошковой металлургии налажено производство различных изделий из твердосплавных материалов, в том числе фильтров высокой очистки, фрикционных и антифрикционных деталей, пластин для наплавки режущего, ударного, бурового, абразивного и другого инструмента.

На основе порошковой металлургии выпускают высоколегированные конструкционные и инструментальные стали, например, сталь марки Х23Н18. Изделия из этой стали изготавливают путем спекания порошков. Применяется сталь для изготовления подшипников (вкладышей) скольжения. После химико-термической обработки (сульфидирования или борирования) этих вкладышей исключаются задиры, адгезия и создается мягкость скольжения вала. Такая пара может работать при повышенных температурах (до 600 °C) и в агрессивных средах.

Для изготовления уплотнительных деталей (кольца, прокладки, вкладыши) применяют стали на основе системы хром— никель— графит, полученные из металлических порошков. Эти детали находят применение в газовых турбинах и аппаратах. Они выдерживают воздействие активной газовой среды, высоких температуры и давления.

Сплавы, изготовленные из порошков на основе хрома, никеля и титана (Х65Н32, Х66Н30Т4, Х68Н20Т2 и др.), применяют для производства электродов (сварка конструкций из высоколегированных сталей, работающих в агрессивных средах и при высоких температурах). Из высоколегированных порошков получают также инструментальные быстрорежущие стали (Р6М5Ф3, Р6М5К5, Р12МФ5, Р12М3Ф2К8 и др.), которые применяются для изготовления цельного режущего инструмента для обработки деталей и заготовок из высокопрочных и жаропрочных, в том числе коррозионно-стойких сталей и сплавов. Практика показывает, что режущие свойства инструмента из этих сталей значительно выше, чем инструмента из сталей, полученных плавкой и последующим прокатом. Они выдерживают высокие режимы резания при повышенных температурах, их красностойкость более 600 °C. Например, инструмент из стали марки Р6М5К5 при рабочей температуре 650 °C будет иметь твердость 52 HRA. Если стойкость инструмента из стали Р6М5К5, изготовленного литьем и прокатом, при температуре 650 °C и твердости 52 HRA будет 240 мин, то инструмент аналогичной марки, изготовленный из порошков, при этих же условиях резания будет иметь стойкость значительно выше (примерно 360 … 420 мин).

Порошковая металлургия также освоила производство безвольфрамовых быстрорежущих сталей (Р0М6Ф1, Р0М2Ф3, Р0М10Ф3 и др.). Эти стали значительно дешевле, так как не содержат дорогостоящего вольфрама. Они имеют плотную мелкозернистую и стабильную структуру. Инструмент из этих сталей имеет более высокие стойкость и красностойкость.

8.2. Классификация твердых сплавов и минералокерамических материалов

Твердые сплавы и минералокерамические материалы — это большая группа конструкционных и инструментальных материалов, полученных из металлических и иных порошков. Изделия, полученные в процессе производства порошковой металлургии, называются спеченными.

Спеченные твердые сплавы — это материалы, состоящие из карбидов (химическое соединение углерода с различными металлами) вольфрама, титана и тантала, спрессованных в чистом металлическом кобальте. Твердые сплавы обладают высокими твердостью, прочностью, режущими и другими свойствами и сохраняют их при нагреве до высоких температур. Их твердость значительно выше твердости других материалов и приближается к твердости алмаза. Обладая такими высокими физическими, химическими, механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами, они находят очень широкое применение в инструментальной, машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности.

Твердые сплавы классифицируются по следующим параметрам:

Красностойкие сплавы состоят из карбидов металлов (вольфрама, титана, тантала и др.), минералокерамики и кобальта, алюминия и железа, химически стойкие — из никеля, титана, кремния и др.

Твердосплавные и минералокерамические материалы также подразделяют:

Особую группу в порошковой металлургии (металлокерамике) составляют твердые спеченные инструментальные материалы, выпускаемые в виде сменных многогранных пластин (СМП) для токарной, фрезерной обработки и сверления. Сменными многогранными пластинами оснащаются концевой металлорежущий, буровой и долбежный инструмент, а также фрезы, протяжки, развертки, строгальные ножи, резцы для обработки железнодорожных колес и рельсов, накатки и шевинги.

В зависимости от характеристики обрабатываемого материала и типа снимаемой стружки режущий инструмент, изготовленный из твердых спеченных сплавов, подразделяется на группы применения по ISO с числовым индексом. Группы применения учитывают механические свойства: твердость, прочность, упругость, обрабатываемость и др. и обозначаются одной из следующих букв: P, M, K, N, S и H основной группы резания и числовым индексом: 01, 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50.

Группы применения инструментов соответствуют следующим обрабатываемым материалам:

P — углеродистые стали всех групп и марок, низколегированные стали, высоколегированные и инструментальные стали после отжига, подшипниковая и электротехническая сталь, стальное литье, коррозионно-стойкая сталь и ковкий чугун, при точении которых образуется сливная стружка;

M — коррозионно-стойкие стали (ферритная, мартенситная и аустенитная), стальное литье, автоматная сталь, а также низколегированный и ковкий чугуны, при обработке которых образуется элементная стружка;

K — серые, ковкие и высокопрочные чугуны ферритного и перлитного классов, при обработке которых образуется стружка надлома;

N — алюминий чистый, деформируемые и литейные алюминиевые сплавы, силумин с содержанием кремния от 8 % и более, а также медь и сплавы меди (латунь и бронза); при обработке этих металлов образуется длинная сливная стружка;

S — титан и его сплавы (технически чистый титан, альфа-сплавы, сплавы альфа+бета, жаропрочные сплавы на основе железа, никеля и кобальта, при обработке которых образуется элементная стружка; H — твердые материалы (закаленная сталь и отбеленный чугун групп ЧХ, ЧН и ЧС), при обработке которых образуется сыпучая стружка.

Числовой индекс характеризует изменение вида обработки, режим резания и свойства инструментального твердого сплава.

При выборе марки твердого сплава следует учитывать тип и характеристику обрабатываемого материала, режимы резания и техническую характеристику оборудования, его технологические возможности. Чем выше число индекса в обозначении группы применения, тем ниже износостойкость твердого сплава и допускаемая скорость резания, но выше прочность твердого сплава и допускаемые подача и глубина резания.

3. Инновационные технологии в производстве твердых сплавов

В настоящее время на предприятиях по производству твердых сплавов внедряются прогрессивные технологии, позволяющие поставлять на рынок, в том числе и на международный, твердосплавные пластины для оснащения ими различного режущего инструмента. Например, на ОАО «Кировградский завод твердых сплавов» (Свердловская область) совместно с Институтом химии твердого тела УрОРАН и другими научно-исследовательскими институтами РФ разработан комплекс мероприятий, внедрение которого позволяет производить твердосплавные пластины, не уступающие по качеству выпускаемым изделиям западных фирм. Разрабатываются наноструктуированные твердые сплавы, которые приходят на замену обычным мелкозернистым твердым сплавам, используемым в производстве металлорежущего, бурового, штампового, концевого и другого инструмента. Также внедряются в производство импортно-замещающие металлорежущие пластины, которые пользуются большим спросом у машиностроительных предприятий.

Внедрены такие технологии и освоено новое оборудование, как сушка твердосплавных смесей распылением, вакуумно-компрессионные печи спекания, аттритор для приготовления смесей, пресс с роботизированным съемом деталей, установки для нанесения покрытий, парк сверхточного шлифовального оборудования и др. Все это в едином комплексе направлено на выпуск высокотехнологичных изделий — сменных многогранных пластин высокой степени точности, с новой геометрией передней поверхности, новыми стружколомами и износостойкими покрытиями, высокой объемной пористости (0,02 % вместо 0,2 %).

За последнее время на ОАО «Кировоградский завод твердых сплавов» освоено производство 44 типов высокоточных сменных многогранных пластин. Потребителями этих пластин являются около 40 машиностроительных, металлообрабатывающих и инструментальных предприятий, такие как ОАО «НПК «Уралвагонзавод», ОАО «Уралмаш», ОАО «Томский инструментальный завод», ООО «Пумори-СИЗ» и др. Отзывы о качестве и надежности металлорежущего инструмента, его эксплуатационных свойствах, поступающие с предприятий-потребителей, положительные. Кроме того, со своей продукцией завод вышел на международный рынок. Рассмотрим кратко некоторые инновационные технологические процессы, внедряемые на ОАО «КЗТС».

не менее

Материал	Твердость по Виккерсу (ГПа)
Алмаз	115
c-BC₂N	76
γ-Бор	58
c-BN	48
OsB₄	37
B₄C	35
ВБ₄	Плотность, г/см2	Предел прочности при изгибе, кгс/мм2 (Н/мм2), не менее	Коэрцитивная сила, не менее
кА/м	Плотность, г/см2	Предел прочности при изгибе, кгс/мм2 (Н/мм2), не менее	Эрстед
А04	92,0	14,35 … 14,6	270 (2 646)	23,9	300
А04-6	93,0	14,7 … 15,0	150 (1470)	25,6	320

Высокие эксплуатационные свойства пластин для режущего инструмента достигаются путем сочетания конструкции, марки твердого сплава, метода нанесения и типа износостойкого покрытия. Современные износостойкие покрытия, которыми покрываются импортно-замещающие пластины, прошедшие испытание на машиностроительных заводах, показали высокое качество.

Наиболее высокие эксплуатационные качества имеют покрытия, созданные с использованием технологии по нанесению износостойких моно- и мультипокрытий пластин и концевого инструмента:

Для метода химического осаждения из газовой среды (CVD) используется установка BERNEX BPXpro 530 L-T (Германия). Этот метод применяется для покрытия токарных пластин. Методом CVD получают покрытия нескольких типов:

Применяются и другие типы CVD-покрытий.

Режущий инструмент, оснащенный пластинами, покрытыми методом CVD, в зависимости от типа и состава материала покрытия обладает следующими свойствами:

Методом ионно-плазменного нанесения PVD производятся покрытия двух типов: ТТ и АМ. Покрытие типа ТТ — золотистого цвета, трехслойное (два слоя нитрида титана (TiN) и один слой сложного соединения TiAlN). Применяется для покрытия фрезерных пластин и концевого инструмента. В зависимости от состава материала эти покрытия обладают следующими свойствами:

Покрытие типа АМ — темно-фиолетового цвета, состоит из многочисленных мультислоев из соединений типа AlTiNi и TiAlNi. Такие многослойные покрытия применяются для инструмента, используемого при прерывистом резании металлов, нестабильных условиях и высоких механических нагрузках. Предназначено для фрезерного инструмента при обработке отливок, поковок и штамповок (углеродистые, легированные коррозионно-стойкие и другие стали).

Режущий инструмент, изготовленный на основе новых технологий, при испытаниях на ОАО «НПК «Уралвагонзавод» показал стойкость в 1,8 раза выше базовой стойкости обычного твердосплавного инструмента. Испытания режущего инструмента, оснащенного пластинами с новой геометрией передней поверхности и новыми стружколомами, проведенные на ОАО «НПО «ИСКРА», показали высокую стойкость таких пластин, а именно — 578 мин, что значительно превышает уровень стойкости пластин, выпускаемых западными фирмами. Следует отметить, что максимальная стойкость токарных резцов, оснащенных твердосплавными пластинами типов ВК, ТК или ТТК, составляет 120 мин. Положительные результаты получены при испытании пластин для черновой обработки на станках фирмы «Кизерлинг» на Белебеевском заводе «Автонормаль». Стойкость пластин увеличена на 60 %. Стойкость тангециальных пластин при обработке вагонных колес на ОАО «НПК «Уралвагонзавод» увеличилась на 20 %.

Инновационные технологии, химический состав пластин и покрытия, внедряемые заводами твердых сплавов, в корне меняют традиционные представления о твердых сплавах. В связи с этим применяются новые обозначения пластин из твердых сплавов, а именно: А05 (ВК3-М), А10 (ВК60-М), А20 (ВП322), А30 (ВК10-ОМ), В20 (МС321), В25 (ВК6), В35 (ВК8), Н05 (Т30К4), Н10 (Т15К6), Н20 (Т14К8), Н30 (Т5К10), Т20 (МС221), Т25 (МС137), Т30 (ТС125), Т40 (МС146), Т50 (ТТ7К8). (В скобках приведены старые обозначения аналогов марок твердых сплавов.)

В маркировке новых сплавов принято буквенно-цифровое обозначение:

1-й знак (буква) — группа сплава: Н-ТК-сплавы; Т-ТТК, М, ТСсплавы; В-ВК-сплавы; А-мелкозернистый ВК-сплав;

2-й знак (буква) — метод покрытия: С — химическое осаждение из газовой среды (CVD); Р — ионно-плазменное нанесение покрытий (PVD);

3-й и 4-й знаки — основная группа применения по ISO (Р, М, К, N, S, H) и числовой индекс: 01, 05, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50;

5-й знак — тип покрытий (буква): А, В, Е, К, Н, О, Р, Т — указывают на различную комбинацию химических элементов, покрывающих твердый сплав;

6-й знак — вид обработки: Т (Tuminq) — точение; М (Milling) — фрезерование.

Например, твердый сплав нового поколения ВС35РТ (аналог сплава ВК8) имеет следующее обозначение: В — группа сплава ВК; С — способ покрытия — химическое осаждение из газовой среды (CVD); 35 — числовой индекс группы применения; Р — тип покрытия; Т — вид обработки. Таким образом, делаем вывод, что сменная многогранная пластина, изготовленная из твердого сплава марки ВК8, полученная вакуумно-компрессионным спеканием, пройдя дополнительную обработку покрытием в газовой среде, применяется для напайки к токарным резцам (для точения материалов с образованием сливной стружки).

Другой пример. Твердый сплав нового поколения НС10НМ (аналог сплава Т15К6) имеет следующее обозначение: Н — группа сплава ТК; С — способ покрытия — химическое осаждение из газовой среды (CVD); 10 — числовой индекс группы применения; Н — вид покрытия; М — способ обработки (Milling — фрезерование), т.е. сменная многогранная пластина, изготовленная вакуумно-компрессионным спеканием, получив покрытие в газовой среде, применяется для крепления к фрезерному инструменту (для фрезерования аустенитной и автоматной сталей, легированного и ковкого чугунов, при обработке которых образуется элементная стружка).

Как показывает практика, режущий инструмент, оснащенный твердосплавными пластинами, изготовленными на основе инновационной технологии, обладает более высокими механическими и эксплуатационными свойствами и успешно конкурирует на рынке с инструментом, поставляемым западными фирмами.

4. Минералокерамические материалы

Минералокерамические материалы — это безвольфрамовые сплавы, полученные на основе оксида алюминия, карбида и карбонитрида титана, а также карбида кремния. Сырья для производства этих сплавов в природе очень много, особенно оксида алюминия. Это дешевый и доступный материал, который получают холодным и горячим прессованием.

Минералокерамические твердые сплавы, как и спеченные, получают в виде пластин трех-, пяти-, шестигранной и полукруглой формы и различных размеров методом спекания при температуре 1 720 … 1 750 °С.

В настоящее время минералокерамические твердые сплавы выпускают нескольких групп: микролиты, керметы, керамика на основе карбида титана и нитрида кремния. Пластины из этих материалов обладают твердостью до 94 НRА, теплостойкостью до 1 200 °C, пределом прочности при изгибе σ_и до 700 МПа и пределом прочности при сжатии σ_сж до 3 000 МПа. Они не окисляются, имеют повышенную теплостойкость, износостойкость и не обладают склонностью к слипанию с обрабатываемым материалом. Благодаря этим качествам минералокерамика применяется при чистовом и получистовом точении, при высоких скоростях резания чугуна, углеродистых и легированных сталей без ударов в системе станок — приспособление— инструмент — деталь (СПИД).

Недостатком минералокерамических твердых сплавов является низкая прочность на изгиб и высокая хрупкость. Вследствие этих отрицательных качеств минералокерамические твердые сплавы, несмотря на их низкую стоимость, в машиностроительной практике для обработки металлов резанием широкого применения не находят.

В настоящее время выпускаются следующие марки минералокерамических твердых сплавов: безвольфрамовые сплавы марок ТН-30, ТН-50 (ТУ 48-19-223—76), которые имеют предел прочности при изгибе σ_и = 1 100 … 1 150 МПа, микролит ЦМ332, керметы ВО-13, ВШ-75, оксидно-карбидная керамика ВОК-60, В-3, ВОК-63, ОНТ-20 и керамика на основе нитрида кремния (силинит марки Р).

Изделия из микролита (пластины, фильеры и др.) получают из тонко измельченной шихты путем прессования и спекания в стальных пресс-формах.

Пластины из минералокерамики припаивают медным или латунным припоем или приклеивают специальным клеем к телу резца; применяется также механическое крепление.

В Германии выпускают микролиты марок С-20 и С-40 — так называемую оксидно-карбидную керамику. Эти материалы состоят из мелкодисперсных карбидов вольфрама, спрессованных в оксиде алюминия. Они обладают более высокими механическими свойствами, чем микролит ЦМ322.

Микролит ЦМ332 при чистовом точении можно эксплуатировать на станке, у которого вал (или шпиндель) обеспечивает скорость резания до 3 500 м/мин.

3аточка резцов, оснащенных вставками из микролита, производится на кругах из зеленого карбида кремния. Доводка главной режущей кромки резцов производится на чугунных притирах порошком карбида бора.

Керметы ВО-13, ВШ-75 применяются для чистовой и получистовой обработки незакаленной стали и серых чугунов с высокими скоростями резания (800 … 1 000 м/мин).

Оксидно-карбидная керамика марок ВОК-60, ВОК-63, ОТН-20 применяется для чистовой, получистовой и прерывистой обработки отливок из ковких, высокопрочных чугунов и сталей, закаленных до 30 … 55 НRА, а керамика марок В-3 и ОТН-20 применяется для обработки медных сплавов.

Благодаря высоким эксплуатационным показателям (период стойкости, число повторных заточек режущих кромок, площадь сечения срезаемого слоя (подача, глубина резания), скорость резания) минералокерамические твердые сплавы нашли широкое применение в современном машиностроении.

Источник

Список самых прочных материалов, известных человеку

Стекловолокно

В 1932 году Рассел Слейтер создал новый прочный материал и использовал его в качестве теплоизоляции для зданий.

Стекловолокно имеет сопоставимые механические свойства, как полимеры и углеродное волокно. Несмотря на то, что стекловолокно не так прочно, как углеродное, оно намного дешевле и менее хрупко при использовании в различных композитах.

Диборид рения (ReB2) — твердость 48 ГПа

Многие исследователи ставят под сомнение вопрос, может ли этот материал причисляться к материалам сверхтвердого типа. Это вызвано весьма необычными механическими свойствами соединения.

Послойное чередование разных атомов делает этот материал анизотропным. Поэтому измерение показателей твердости получаются разными при наличии разнотипных кристаллографических плоскостей. Таким образом, испытаниями диборида рения при малых нагрузках обеспечивается твердость в 48 ГПа, а при увеличении нагрузки твердость становится намного меньше и составляет приблизительно 22 ГПа.

Стекло из микролегированного палладия

В 2011 году исследователи материалов из Калифорнийского технологического института совместно с лабораторией Беркли разработали новый тип металлического стекла с широким спектром свойств, которое намного прочнее стали.

Как следует из названия, это металлическое стекло изготовлено из палладия — металла с высоким коэффициентом жёсткости. Палладий снижает хрупкость стекла, но увеличивает его прочность.

Аморфные металлы

Металлическое стекло – материал с высоким показателем твердости, неупорядоченной структурой на атомарном уровне. Основное отличие структуры металлического стекла от обычного – высокая электропроводность. Получают такие материалы в результате твердотельной реакции, быстрого охлаждения или ионного облучения. Ученые научились изобретать аморфные металлы, показатели прочности которых в 3 раза больше, чем у стальных сплавов.

Титановые сплавы

Такие сплавы чрезвычайно лёгкие и обладают высокой стойкостью к коррозии. Из-за этих свойств сплавы широко используются в кораблестроении.

При всех достоинствах титановых сплавов, они очень дорогие, а потому применение сильно ограничено в гражданском производстве. В основном материал используют в производстве военных судов и ледоколов.

Карбид кремния

На фото: Минерал муссанит, который является природной разновидностью карбида кремния.

Этот материал составляет основу брони многих боевых танков. Он обладает высокой твердостью и прочностью, а также очень устойчив к радиации и химическим соединениям.

Лонсдейлит

Это природный минерал, образующийся при падении на Землю метеоритов, содержащих графит. Во время удара о поверхность вырабатывается тепло, которое превращает графит в алмаз под высоким давлением. При таком превращении сохраняется гексагональная кристаллическая решётка графита.

Лонсдейлит был назван в честь прославленного кристаллографа, родом из Ирландии, Кэтлина Лонсдейла. В прессе часто сообщалось, что лонсдейлит на 58% твёрже алмаза. Но это оказалось мифом. По шкале Мооса твёрдость минерала составляет 7–8 единиц.

Мартенситностареющая сталь

Это особая разновидность сверхвысокопрочных сталей, прочность которых определяется интерметаллическими соединениями, а не углеродом. Такие стали известны своей прочностью и твёрдостью, не теряя пластичности.

Одним из основных элементов, используемых в мартенситностареющей стали, является 25-процентная массовая доля никеля. Его лучшее соотношение веса и прочности, чем у большинства других сталей, позволяет широко использовать мартенсит в ракетах и обшивках ракет.

Прочные сплавы и природные металлы

Сплавы представляют собой комбинации разных металлов. Потребность получить самые разные качественные характеристики металлов, среди которых и прочность, привела к появлению различных сплавов. Одним из важных в этом смысле сплавов является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода. Итак, какие же металлы принято считать самыми прочными на Земле?

Поскольку для определения прочности металла необходимо учесть очень много факторов, трудно однозначным образом упорядочить металлы от самого «крепкого» до самого «слабого». В зависимости от того, какое свойство считается наиболее важным в каждом конкретном случае, и будет складываться расстановка сил прочности среди металлов.

Вектран

Производится только японской корпорацией «Kuraray», а представляет собой химически стабильный полиэстер с высокой прочностью и термостойкостью.

В основном используются для закрепления электрических кабелей, канатов, а также в качестве одного из композитных материалов для высококлассных велосипедных шин. Есть и недостаток. Имея высокую прочность, материал легко трескается.

Субоксид бора (B6O) — твердость до 45 ГПа

Субоксид бора обладает способностями создавать зерна, имеющие форму икосаэдров. Образованные зерна при этом не являются обособленными кристаллами или разновидностями квазикристаллов, представляя собой своеобразные кристаллы-двойники, состоящие из двух десятков спаренных кристаллов-тетраэдров.

Содержание недостаточного количества атомов кислорода в субоксиде бора обеспечивает материалу характеристики, свойственные керамическим материалам. Данное вещество имеет качества химической инертности, повышенной прочности, устойчивости к истиранию при невысоких показателях плотности, а его монокристаллы обладают твердостью в 45 ГПа.

Кевлар

Впервые был использован в 1970-х годах не в военной технике, а в качестве замены стали в гоночных шинах. Материал получил широкое применение в промышленности, так как он в 5 раз прочнее стали.

Сейчас кевлар широко применяется в производстве велосипедных шин, парусов для гоночных яхт, пуленепробиваемых жилетов. Получил широкое применение в аэрокосмической отрасли.

Паучий шёлк

Эти произведения искусства паука выступают одним из самых твёрдых материалов, встречающихся в природе.

Прочность паучьего шёлка зависит от вида и от ряда других внешних факторов, таких как температура и влажность, во время тестирования. Но при подходящих условиях эта нить в 10 раз прочнее кевлара на растяжение.

Это интересно: Если паучья нить была бы длиной 40 000 километров, что равно длине окружности экватора, она бы весила около 500 граммов.

Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.

Patella vulgata

Этот вид морских улиток, широко известный как «европейский блюдец», в основном встречается в Западной Европе. Их зубы — один из самых прочных материалов, обнаруженных в живой природе.

Исследование 2015 года, опубликованное в журнале «Royal Society Journal», показало, что зуб европейского моллюска может быть прочнее, чем паучий шёлк, который официально является самым прочным природным материалом на Земле.

Вюрцит борная нанотрубка

Вюрцит нитрит бора — одно из самых редких веществ в мире. Они либо обнаруживаются естественным путём, либо синтезируются вручную. Материал назвали в честь прославленного французского химика Шарля Вюрца.

Различные симуляции показали, что борные нанотрубки из вюрцита могут выдерживать на 18% большее напряжение, чем алмаз. В природе они образуются во время извержений вулканов, под воздействием высоких температур и давления.

Подождите, есть загвоздка …

Однако в этих утверждениях о том, что w-BN и лонсдейлит сильнее алмаза, есть загвоздка. Эти утверждения основаны на программе моделирования, запущенной на компьютере, а не на физической проверке. Поскольку эти элементы чрезвычайно трудно найти, они еще не прошли физических испытаний для определения их твердости.

Тем не менее их моделирование предполагает, что эти более твердые, чем алмаз, материалы обладают хорошей термической и химической стабильностью; если мы сможем синтетически производить их в достаточно больших количествах, они могут оказаться переломными. Их можно было использовать как мощные фрезы, помещая их поверх других режущих инструментов. Кроме того, их стабильность при более высоких температурах сделала бы их полезными в космических полетах к Венере или Меркурию, которые имеют обжигающе высокие температуры.

Что ж, алмаз может теоретически потерять свою корону самого твердого материала, но он всегда останется королем драгоценных камней. Более того, утверждение о том, что лонсдейлит является самым твердым веществом, еще не подтверждено физически.

Buckypaper

Уникальный материал был создан американскими и бразильскими учёными. Сделан он из углеродных нанотрубок. Считается, что этот материал примерно в 50 000 раз тоньше, чем средний человеческий волос, и в 500 раз прочнее стали.

Ещё одна интересная характеристика Buckypaper в том, что она может рассеивать тепло, как латунь или сталь, и проводить электричество, как медь или кремний.

Борид магния-алюминия (AlMgB14) — твердость до 51 ГПа

Состав представляет собой смесь алюминия, магния, бора с невысокими показателями трения скольжения, а также высокой твердостью. Эти качества могли бы стать находкой для производства современных машин и механизмов, работающих без смазки. Но использование материала в такой вариации пока что считается непомерно дорогим.

AlMgB14 — специальные тоненькие пленки, создающиеся при помощи лазерного напыления импульсного типа, имеют способность обладать микротвердостью до 51 ГПа.

Зилон (Zylon)

Зилон специально разработан американским независимым институтом «SRI International» как особая разновидность термореактивного жидкокристаллического полиоксазола. Он в 1,6 раза прочнее, чем кевлар.

Zylon используется в ряде областей, где требуется очень высокая прочность и отличная термическая стабильность. Теннисные ракетки, сноуборды — вот некоторые из его известных применений.

Карбид бора B4C (B12C3) — твердость до 72 ГПа

Еще один материал – карбид бора. Вещество достаточно активно стало использоваться в разных сферах промышленности практически сразу же после его изобретения в 18 веке.

Микротвердость материала достигает 49 ГПа, но доказано, что и этот показатель можно увеличить посредством добавления ионов аргона в строение кристаллической решетки – до 72 ГПа.

Углеродное волокно

Диаметр таких волокон равен 5–10 микрометров и состоят они в основном из атомов углерода. У таких волокон есть ряд преимуществ перед сталью и сплавами.

У этих волокон высокая жёсткость, высокая прочность на разрыв, малый вес и высокая химическая стойкость. Эти свойства сделали углеродное волокно очень популярным в аэрокосмической, военной отраслях. Широко используют их в производстве спортивного снаряжения.

Самое прочное дерево

Есть древесина, которая превосходит по прочности чугун и может сравниться с прочностью железа. Речь идет о «Березе Шмидта». Ее так же называют Железной березой. Человек не знает более прочного дерева, чем это. Открыл ее русский ученый-ботаник по фамилии Шмидт, находясь на Дальнем Востоке.

Береза Шмидта — самое прочное дерево

Древесина превышает по прочности чугун в полтора раза, прочность на изгиб примерно равна прочности железа. Из-за таких свойств, железная береза вполне могла бы иногда заменять металл, ведь эта древесина не подвержена коррозии и гниению. Корпус судна, сделанный из Железной березы можно даже не красить, судно не разрушит коррозия, действие кислот ему тоже не страшно.

Береза Шмидта прочнее железа

Березу Шмидта невозможно пробить пулей, топором ее не срубишь. Из всех берез нашей планеты долгожителем является именно Железная береза – она живет четыреста лет. Ее место произрастания – заповедник Кедровая Падь. Это редкий охраняемый вид, который занесен в Красную Книгу. Если бы не такая редкость, сверхпрочную древесину этого дерева можно было бы повсеместно использовать.

А вот самые высокие деревья в мире секвойи не являются очень прочным материалом. Зато, по данным uznayvse.ru, могут вырастать до 150 метров в высоту.

Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (Dyneema)

Dyneema — это прочное и сверхлёгкое полиэтиленовое волокно, которое в основном используется в качестве композитных пластин для создания бронированных автомобилей. Оно легче воды, а останавливает пули и в 15 лучше стали.

Также используется для изготовления альпинистского снаряжения, рыболовных верёвок, тетивы для лука. Он имеет высокий предел текучести 2,4 ГПа и низкий удельный вес 0,97 г/см³.

Самый прочный материал во Вселенной

Наиболее прочным и одновременно легким материалом нашей Вселенной является графен. Это углеродная пластина, толщина которой всего один атом, но она прочнее алмаза, а электропроводность в сто раз выше кремния компьютерных чипов.

Самый прочный и самый легкий материал в мире — графен

В скором времени графен покинет научные лаборатории. Все ученые мира говорят сегодня о его уникальных свойствах. Так, несколько грамм материала будет достаточно для покрытия целого футбольного поля. Графен очень гибкий, его можно складывать, изгибать, сворачивать рулоном.

Возможные сферы его использования – солнечные батареи, сотовые телефоны, сенсорные экраны, супербыстрые компьютерные чипы.

Алмаз

Всем читателям thebiggest.ru известно, что алмазы — самый твёрдый материал природы, если использовать для измерения шкалу Мооса. Сделать царапину на алмазе получится, если только использовать другой алмаз.

Такие свойства алмаза человек стал применять в промышленности, в качестве изоляторов и полупроводников. А алмазная крошка просто незаменима при резке высокотвёрдых материалов.

Наноструктурированный кубонит — твердость до 108 ГПа

Материал еще называется кингсонгитом, боразоном или эльбором, а также обладает уникальными качествами, успешно используемыми в современной промышленности. При показателях твердости кубонита в 80-90 ГПа, близких к алмазному эталону, сила закона Холла-Петча способна обусловить их значительный рост.

Это означает, что при уменьшении размеров кристаллических зерен увеличивается твердость материала – существуют определенные возможности увеличения до 108 ГПа.

Углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки, как алмаз и графит, являются производным аллотропов углерода в цилиндрической наноструктуре. Исключительная прочность и меньший вес являются причиной его ценности для электронной промышленности и нанотехнологий.

Кроме того, благодаря своей превосходной теплопроводности, электрическим и механическим свойствам углеродные нанотрубки являются основой многих отраслей промышленности.

Рутений

Вторую строчку рейтинга самых прочных металлов в мире занимает рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов. Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения. Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

Графен

Графен, пожалуй, самый прочный материал, известный людям. В нём один слой углерода, расположенный в треугольной решётке. Является основным структурным элементом древесного угля, графита и углеродных нанотрубок.

Хотя графен производится в небольших количествах уже более века, первое изолированное открытие материала было сделано К. Новоселовым и А. Геймом в 2004 году. Оба за свой вклад в развитие науки получили Нобелевскую премию в области физики.

Подведём итог

Подытоживая подборку уникальных материалов, отметим, что прочность любого материала измеряется его пределом прочности на разрыв, то есть сопротивлением любого материала перед разрушением под постоянным давлением. Сейчас в большинстве случаев прочность измеряют методом конечных элементов, который является самым эффективным.

Редакция нашего сайта TheBiggest.ru просит вас написать в комментариях какие ещё прочные материалы вы знаете.

Что такое твердые материалы?

Прежде всего, давайте объясним, что мы обсуждаем, когда говорим о твердости конкретного материала.

Проще говоря, мы имеем в виду способность определенного материала противостоять разным степеням внешней силы, которая воздействует на материал. Сверхтвердые материалы измеряются по шкале, известной как испытание на твердость по Виккерсу. Единица измерения, показывающая, какое давление может выдержать элемент до того, как он сломается, называется гигапаскалями (ГПа). Например, самый прочный из известных нам природных материалов — это алмазы, и их прочность составляет от 70 до 150 ГПа. Все, что измеряется выше 40 ГПа, считается сверхтвердым материалом.

Источник

Самые прочные материалы из всех, что существуют в мире

Но прочность, это довольно широкое понятие, под которым скрывается множество свойств и допущений. Например, материал может быть прочным только в одном направлении, а в других хрупким. Поэтому наш список нельзя считать полностью объективным.

Стекловолокно

Вюрцитный нитрид бора

Общая информация о нитриде бора:

Вюрцитный нитрид бора

Основные отличия вюрцитного нитрида бора, представляющего собой соединение бора с азотом, заключаются в термической и химической стойкости и огнеупорности. Материал может быть разной кристаллической формы. К примеру, графитная самая мягкая, но при этом стабильная, именно она используется в косметологии. Сфалеритная структура в кристаллической решетке подобна алмазам, но уступает по показателям мягкости, обладая при этом лучшей химической и термической стойкостью. Такие свойства вюрцитного нитрида бора позволяют использовать его в оборудовании для высокотемпературных процессов.

Стекло из микролегированного палладия

Теоретически обосновано существование 43 форм углерода

Сверхтвердыми материалами можно, как известно, разрезать, сверлить и обрабатывать объекты из материалов менее плотных. Также из них можно создавать покрытия, которые практически невозможно поцарапать, что может помочь сохранять дорогое оборудование целым и невредимым. Ученые Университета Дюка (Северная Каролина, США) и Университета штата Нью-Йорк в Буффало открыли (теоретически, с помощью вычислений) 43 прежде неизвестные формы углерода, обладающие такими замечательными свойствами. Некоторые могут быть даже тверже алмаза или столь же твердыми.

Исследование представляет собой теоретический труд: ученые лишь предсказали, что такие материалы могут существовать, но сами их пока не создали. Каждый из новых вычисленных вариантов углерода представляет собой кристаллическую решетку отдельной, особой структуры, и в поиске этих структур важную роль сыграл искусственный интеллект.

«Алмазы сейчас самый твердый материал из имеющихся на рынке, но они чрезвычайно дороги,— говорит химик из Университета штата Нью-Йорк Ева Зурек.— Нам бы хотелось отыскать что-нибудь попрочнее алмаза. Если мы найдем такие материалы, они должны быть дешевле алмаза. Они также могут обладать такими качествами, каких у алмазов нет. Возможно, они будут иметь иную тепло- и электропроводность»

Ученые считают субстанцию сверхтвердой, если ее твердость превышает 40 гигапаскалей. По методу Викерса (заключается во вдавливании в испытуемый материал правильной четырёхгранной алмазной пирамиды с углом 136 градусов между противоположными гранями). По предсказаниям исследователей, все 43 новые углеродные структуры будут достигать этого значения, а три из них, предположительно, превысят по Викерсу твердость алмаза, хотя и ненамного. Зурек предупреждает, что в вычислениях имеется некая доля неопределенности.

Техника, использованная в исследовании, может быть также применена и к другим сверхтвердым материалам, включая те, что содержат иные, чем углерод, материалы. «Пока известно довольно мало сверхтвердых материалов, интересно было бы найти новые,— говорит Зурек.— Что известно о сверхтвердых материалах, так это то, что они должны иметь прочные межмолекулярные связи. Связи углерод-углерод очень сильны, поэтому мы решили начать именно с них. Возможно, следующими могли бы стать бор и азот».

По материалам Patrick Avery, Xiaoyu Wang, Corey Oses, Eric Gossett, Davide M. Proserpio, Cormac Toher, Stefano Curtarolo, Eva Zurek. «Predicting superhard materials via a machine learning informed evolutionary structure search»; журнал Computational Materials, сентябрь 2021 г.

Титановые сплавы

Осмий

Блестящий металл голубовато-белого цвета, обладающий высокой прочностью, принадлежит к платиноидам. Осмий, обладая высокой атомной плотностью, исключительной тугоплавкостью, хрупкостью, высокой прочностью, твердостью и стойкостью к механическим воздействиям и агрессивному влиянию окружающей среды, широко применяется в хирургии, измерительной технике, химической отрасли, электронной микроскопии, ракетной технике и электронной аппаратуре.

Лонсдейлит

Алмазы не непобедимы…

Прочитав это, вы можете почувствовать, что бриллианты непобедимы, но на самом деле это не так. Алмаз становится уязвимым при очень высоких температурах. Когда вы нагреваете алмаз выше 800 °C, его химические и физические свойства больше не остаются неизменными. Нарушение характерной прочности алмаза. Они начинают химически реагировать с железом, что делает алмаз нежелательным для обработки стали. Характерная твердость алмаза нарушается. Они начинают химически реагировать с железом, что делает алмаз нежелательным для обработки стали.

Поэтому ученые и исследователи давно ищут сверхтвердый материал, обладающий лучшей химической стабильностью. В 2009 году исследователи, работавшие в сотрудничестве из Шанхайского университета Цзяо Тонг и Университета Невады, заявили, что нашли два материала, которые могут победить алмаз в его собственной игре!

Две предложенные потенциальные претендентки на самое твёрдое вещество были: Нитрид бора вюрцита (w-BN) и Лонсдейлит.

Вюрцит нитрид бора (w-BN)

Вюрцит нитрид бора (w-BN) имеет структуру, аналогичную структуре алмаза, но он состоит из атомов бора и азота, а также углерода. Вюрцит нитрид бора чрезвычайно редок и может быть обнаружен только после определенного типа извержения вулкана. Проведенное исследователями в 2009 году моделирование гексагональной структуры w-BN показало, что она на 18% тверже стали. Кроме того, w-BN химически более стабилен, чем алмаз при высоких температурах.

Лонсдейлит

Лонсдейлит состоит только из атомов углерода, как и алмаз, хотя и с другой структурой. И угадайте, что… лонсдейлит даже сильнее, чем w-BN! Интересно, что лонсдейлит — это космическое вещество, которое получается, когда богатый графитом метеорит ударяется о Землю. Моделирование вдавливания показало, что лонсдейлит на 58% прочнее алмаза, что делает лонсдейлит самым твердым веществом на Земле.

Мартенситностареющая сталь

Вектран

Кевлар

Мартенситно-стареющая сталь

Мартенситно-стареющие стали – сплавы железа, обладающие высокой прочностью при ударах, при этом не теряющие тягучести. Несмотря на такие характеристики, материал не держит режущую кромку. Полученные путем термообработки сплавы – это низкоуглеродистые вещества, берущие прочность от интерметаллидов. В состав сплава входит никель, кобальт и другие карбидообразующие элементы. Данная разновидность высокопрочной, высоколегированной стали легко поддается обработке, связано это с небольшим содержанием в ее составе углерода. Материал с такими характеристиками нашел применение в аэрокосмической области, его используют в качестве покрытия ракетных корпусов.

Паучий шёлк

Эти произведения искусства паука выступают одним из самых твёрдых материалов, встречающихся в природе.

Patella vulgata

Фуллерит — твердость до 310 ГПа

Полимеризованный фуллерит считается в наше время самым твердым материалом, известным науке. Это структурированный молекулярный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из отдельных атомов.

Твердость фуллерита составляет до 310 ГПа, и он способен поцарапать алмазную поверхность, как обычный пластик. Как видите, алмаз это больше не самый твёрдый природный материал в мире, науке доступны более твердые соединения.

Пока это самые твердые материалы на Земле, известные науке. Вполне возможно, в скором времени нас ждут новые открытия и прорыв в области химии/физики, что позволит добиться более высокой твердости.

Вюрцит борная нанотрубка

Учёные нашли самый прочный материал во Вселенной?

Выясняется, что самый прочный материал во Вселенной это не сталь, не графен, и даже не вымышленный вибраниум. Это… Макароны?

Ядерные макароны! Так будет точнее. Ладно, шутки в сторону. Это не те макароны, которые едят. Это материал, плотность которого настолько высока, что он приблизительно в 10 миллиардов раз твёрже стали. Но учёные действительно назвали его в честь любимого многими мучного изделия.

Это вещество находится внутри нейтронных звёзд — космических объектов, образующихся после взрывов сверхновых. По сути это скромные остатки взорвавшейся звезды, её выгоревшее ядро — очень плотное, коллапсировавшее под собственным весом, около 20 километров в диаметре. Внутри этого объекта настолько тесно, что некоторые электроны и протоны спрессовываются в нейтроны. Отсюда, собственно, и название — нейтронная звезда. Одна чайная ложка вещества этого небесного тела будет весить около миллиарда тонн. Поэтому попытайтесь представить, что вы найдёте, если углубитесь в него, скажем, на один километр.

Прочный материал внутри нейтронных звёзд

Одно из недавних научных исследований было посвящено именно этому вопросу. Учёные провели компьютерные симуляции, которые показали, что под воздействием гигантского давления вещество звезды сплетается в уникальные сочетания, напоминающие те или иные макаронные изделия. Это и клёцки, похожие на небольшие шарики, и их противоположность — анти клёцки, которые тоже, в сущности, выглядят как комочки. Длинные струнообразные трубки напоминают спагетти. Естественно, есть и анти спагетти. Картину дополняют лазанья и вафли. Последние вроде как не относятся к макаронам, но мы ведь закроем на это глаза?

Длинные струнообразные трубки

В земных условиях проверить результаты этого компьютерного моделирования невозможно. Мы просто не в состоянии создать такое высокое давление, которое, в свою очередь, спрессовало бы тот или иной материал до такой невообразимой плотности. Ранее, в ходе другого исследования, было продемонстрировано, что и поверхность нейтронной звезды обладает крайне высокой прочностью, но ядерные макароны, находящиеся в глубине, всё же прочнее.

А Вы смотрели: Радиация тяжелых ионов – ещё один барьер на пути в дальний космос

Эксперты соответствующего профиля называют бугры на этих небесных телах «горами», даже если они имеют высоту всего лишь в несколько сантиметров. Неровности на поверхности могут появляться вследствие неких уплотнений сверхплотного вещества, находящегося в глубине звезды. По описанию похоже на клёцки, не правда ли? Таким образом, если ядерные макароны существуют в том виде, который проявился перед учёными в результате компьютерной симуляции, то нейтронные звёзды испускают гравитационные волны постоянно, безостановочно.

Это тот случай, когда может произойти счастливая встреча непосредственных научных наблюдений и теоретического моделирования. Различные виды ядерных макарон, спрогнозированные компьютером, могут быть причиной гравитационного излучения нейтронных звёзд. Учёные считают, что «горы» на их поверхности должны быть довольно крупными (по меркам этого типа звёзд, естественно), чтобы генерировать гравитационные волны, которые мы сможем засечь. То, что учёные выяснили о природе ядерных макарон, указывает на возможность создания ими гор до нескольких десятков сантиметров в высоту, и этого достаточно, чтобы мы могли обнаружить нейтронные звёзды с помощью уже имеющегося в нашем распоряжении оборудования, например LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория).

Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория

В свою очередь, непосредственные наблюдения за гравитационными волнами нейтронных звёзд могут экспериментально подтвердить существование ядерных макарон — которые, как мы совсем недавно узнали, являются самым прочным материалом во всей Вселенной.

Buckypaper

Зилон (Zylon)

Углеродное волокно

Топ-10 самых твёрдых материалов на Земле

Алмаз до сих пор остается эталоном твёрдости и используется в различных методиках измерения механической твёрдости материалов (методы Роквелла, Виккерса, Мооса). Но существуют материалы, не только сравнимые по твердости с алмазом, но и превосходящие его по этой характеристике.

1. Фуллерит (до 310 ГПа)

Полимеризованный фуллерит — самое твёрдое вещество, известное науке на данный момент. Он представляет собой молекулярный кристалл — структуру, в узлах которой находятся не отдельные атомы, а целые молекулы (фуллерены — одна из аллотропных модификаций углерода, по форме напоминающая футбольные мячики). Фуллерит оставляет царапины на алмазной поверхности, как на пластмассе.

2. Лонсдейлит (до 152 ГПа)

Предсказание существования лонсдейлита практически совпало по времени с его обнаружением в природе. Эта аллотропная модификация углерода, во многом похожая на алмаз, была найдена в метеоритном кратере. Но природный лонсдейлит, который, вероятно, образовался из графита, входившего в состав метеорита, не отличался рекордной твёрдостью. Лишь в 2009 году ученые доказали, что в отсутствии примесей лонсдейлит может быть твёрже алмаза. Высокую твёрдость ему придает примерно тот же механизм, который действует в случае вюртцитного нитрида бора.

3. Вюртцитный нитрид бора (до 114 ГПа)

Нитрид бора с вюртцитной (плотной гексагональной) кристаллической структурой твёрже, чем кажется: в момент приложения нагрузки он претерпевает локальные структурные модификации, межатомные связи в его решетке перераспределяются, и твёрдость материала вырастает на 78%.

4. Наноструктурированный кубонит (до 108 ГПа)

Кубический нитрид бора был впервые получен в 1957 году Робертом Венторфом (Robert H. Wentorf Jr.) для компании General Electric. В 1969 году компания зарегистрировала торговую марку «Боразон» для кристалла.

В СССР кубический нитрид бора был впервые синтезирован в Институте физики высоких давлений Академии наук под руководством академика Л. Ф. Верещагина. С 1965 года эльбор синтезировался в промышленных масштабах по технологии Абразивного (Ленинград).

Уникальные свойства кубонита (также известного под названиями эльбора, боразона и кингсонгита) широко используются в промышленности. Твёрдость кубонита (кубической модификации нитрида бора) близка к алмазной и составляет 80−90 ГПа. В силу закона Холла-Петча, уменьшение размера кристаллических зерен ведет к увеличению твёрдости, и ученые доказали, что наноструктурирование кубонита способно увеличить его твёрдость до 108 ГПа.

5. Нитрид углерода-бора (до 76 ГПа)

Атомы азота, углерода и бора близки по размерам. Углерод и бор образуют схожие кристаллические структуры, отличающиеся высокой твёрдостью. Ученые предпринимают попытки синтезировать сверхтвёрдые материалы, состоящие из атомов всех трех типов — и не безуспешно: например, кубическая модификация BC2N демонстрирует твёрдость 76 Гпа.

6. Карбид бора (до 72 ГПа)

Карбид бора — распространенный в современной промышленности материал — был получен еще в позапрошлом веке. Его микротвёрдость (49 ГПа) может быть значительно повышена введением в кристаллическую решетку ионов аргона — до 72 ГПа.

7. Бор-углерод-кремний (до 70 ГПа)

Сплавы на основе системы бор-углерод-кремний чрезвычайно устойчивы к химическому воздействию и высокой температуры, они отличаются высокой микротвёрдостью, достигающей 70 ГПа (для B4C-B4Si)

8. Борид магния-алюминия (до 51 ГПа)

Сплав бора, магния и алюминия известен своим низким коэффициентом трения скольжения (если бы этот материал не был так дорог, его можно было бы использовать для изготовления машин и механизмов, работающих без смазки) и высокой твёрдостью. Тонкие пленки AlMgB14, полученные методомимпульсного лазерного напыления, демонстрируют микротвёрдость до 51 ГПа.

9. Диборид рения (до 48 ГПа)

Механические свойства соединения бора и рения весьма необычны: из-за послойного чередования различных атомов диборид рения анизотропен, т. е.при измерении твёрдости по различным кристаллографическим плоскостям получаются разные значения. При испытаниях под малой нагрузкой диборид рения демонстрирует твёрдость 48 ГПа, однако при увеличении нагрузки значение твёрдости резко падает, устанавливаясь на уровне примерно 22 ГПа. Поэтому некоторые исследователи сомневаются, нужно ли причислять диборид рения к сверхтвёрдым материалам.

10. Монокристаллический субоксид бора (до 45 ГПа)

Субоксид бора, содержащий «недостаточное» количество атомов кислорода, явно демонстрирует свойства керамических материалов: высокую прочность, химическую инертность, устойчивость к истиранию при относительно невысокой плотности. Субоксид бора способен образовывать зерна в форме икосаэдров, которые не являются ни отдельными кристаллами, ни квазикристаллами — это кристаллы-двойники, стоящие из 20 «сросшихся» кристаллов-тетраэдров. Твёрдость монокристаллов субоксида бора составляет 45 ГПа.

Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (Dyneema)

Где и для чего используется кевлар?

Кевлар может использоваться сам по себе или в сочетании с другими материалами для придания им дополнительной прочности. Широкую известность этот материал получил, вероятно, благодаря его использованию в пуленепробиваемых бронежилетах и передаче «Разрушители легенд», но у него есть десятки других применений. Так как изначальной целью разработчиков было создание легкого прочного волокна, которое можно было бы использовать при производстве шин, сегодня кевлар используется в автомобильной промышленности, но не только. Известно его применение при производстве лодок, самолетов и даже в строительной отрасли, хотя и не является основным конструкционным и строительным материалом.

Алмаз

Углеродные нанотрубки

Графен

Подведём итог

Источник

Российские ученые создали самый жаропрочный материал в мире

Активное развитие аэрокосмической отрасли предъявляет все более серьезные требования к летательным аппаратам: они должны быть быстрыми, износостойкими, должны снижаться затраты на производство и обслуживание. Многие ведущее космические агентства (НАСА, ЕКА (Европа), а также агентства Японии, Китая и Индии) ведут активную разработку таких летательных аппаратов многоразового пользования — воздушно-космических самолетов (ВКС), применение которых позволит существенно снизить стоимость доставки людей и грузов на орбиту, а также сократить временные интервалы между полетами. С учетом такого количества требований к производительности аппаратов, требуется серьезно совершенствовать качество используемых в них материалов.

Группа ученых НИТУ «МИСиС» разработала керамический материал с самой высокой температурой плавления среди всех известных на данный момент соединений. Благодаря уникальному сочетанию физических, механических и термических свойств, материал перспективен для использования в наиболее теплонагруженных узлах летательных аппаратов — носовых обтекателях, воздушно-реактивных двигателях и острых передних кромках крыльев, работающих при температурах выше 2000 °С.

«В настоящее время достигнуты значительные результаты в разработке ВКС. Например, уменьшение радиуса скругления острых передних кромок крыльев до нескольких сантиметров приводит к значительному увеличению подъёмной силы и маневренности, а также уменьшает аэродинамическое сопротивление. Однако при выходе из атмосферы и повторном входе, на поверхности крыльев ВКС могут наблюдаться температуры порядка 2000 °С, а на самом краю — 4000 °С. Поэтому, когда речь заходит о подобных летательных аппаратах, возникает вопрос, связанный с созданием и разработкой новых материалов, способных работать при столь высоких температурах», — комментирует директор научно-исследовательского центра «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Московских.

В ходе последних разработок задачей ученых Центра было создание материал с рекордно высокой температурой плавления и высокими механическими свойствами. В качестве кандидата была выбрана тройная система гафний-углерод-азот, карбонитрид гафния (Hf-C-N), так как ранее учеными из университета Брауна (США) методом молекулярной динамики было предсказано, что карбонитрид гафния будет обладать высокой теплопроводностью и стойкостью к окислению, а также самой высокой температурой плавления среди всех известных соединений (примерно 4200 °С).

При помощи метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ученым НИТУ «МИСиС» удалось получить материал HfC0.5N0.35, (карбонитрид гафния) близкий к теоретическому составу, с высокой твердостью 21.3 ГПа, которая не уступает другим новым перспективным материалам, таким как ZrB2/SiC (диборид циркония-карбид кремния) (20.9 ГПа) и HfB2/SiC/TaSi2 (диборид гафния-карбид кремния-диселенид тантала) (18.1 ГПа).

«Трудно измерить температуру плавления материала, когда она превышает 4000 °С, — комментирует аспирант Вероника Буйневич, тема исследования которой „Получение сверхвысокотемпературной керамики на основе карбонитрида гафния для эксплуатации в экстремальных условиях“. — Поэтому нами было принято решение сравнить температуры плавления синтезированного соединения и исходного „рекордсмена“ — карбида гафния. Для этого мы размещали спрессованные образцы HfC и HfCN на графитовой пластине, имеющей форму гантели, сверху накрывали аналогичной пластиной, чтобы избежать тепловых потерь».

Полученный «сэндвич» ученые подключали к мощному аккумулятору при помощи молибденовых электродов. Все испытания проводили в глубоком вакууме. Так как сечение у графитовых пластин разное, то максимальная температура была достигнута в самой узкой ее части. Результаты одновременного нагрева нового материала, карбонитрида и карбида гафния показали, что карбонитрид обладает более высокой температурой плавления, чем карбид гафния.

Однако на данный момент конкретную температуру плавления нового материала выше 4000 °С определить не удалось — очень трудно имитировать такие температурные нагрузки в лабораторных условиях. В дальнейшем коллектив планирует провести эксперименты по измерению температуры плавления методом высокотемпературной пирометрии при плавлении лазером или электрическим сопротивлением. Также планируется изучить «работоспособность» полученного карбонитрида гафния в гиперзвуковых условиях, что будет актуальным для дальнейшего применения а аэрокосмической промышленности.

Источник