Жаростойкие и жаропрочные листы, полосы и ленты. Листовой термостойкий материал

10 искусственно созданных материалов с уникальными свойствами • Фактрум

Разнообразие природы безгранично, но есть материалы, которые не появились бы на свет без человеческого участия. Предлагаем вашему вниманию 10 веществ, созданных руками человека и проявляющих фантастические свойства.

1. Одностороннее пуленепробиваемое стекло

У самых богатых людей есть проблемы: судя по растущим продажам этого материала, им необходимо пуленепробиваемое стекло, которое спасло бы жизнь, но не мешало им отстреливаться.

Это стекло останавливает пули с одной стороны, но в то же время пропускает с другой — этот необычный эффект заключается в «сэндвиче» из хрупкого акрилового слоя и более мягкого эластичного поликарбоната: под давлением акрил проявляет себя как очень твёрдое вещество, и при попадании пули он гасит её энергию, трескаясь при этом. Это даёт возможность амортизирующему слою выдержать удар пули и осколков акрила, не разрушаясь при этом.

При выстреле с другой стороны упругий поликарбонат пропускает через себя пулю растягиваясь и разрушая ломкий акриловый слой, что не оставляет никакого дальнейшего барьера для пули, но не стоит отстреливаться слишком часто, поскольку из-за этого в защите образуются дыры.

2. Жидкое стекло

Было время, когда средства для мытья посуды не существовало — люди обходились содой, уксусом, серебряным песком, трением или проволочной щёткой, но новое средство поможет сэкономить немало времени и сил и вообще оставить мытьё посуды в прошлом. «Жидкое стекло» содержит диоксид кремния, образующий при взаимодействии с водой или этанолом материал, который затем высыхает, превращаясь в тонкий (более чем в 500 раз тоньше человеческого волоса) слой эластичного, сверхстойкого, не токсичного и влагоотталкивающего стекла.

С таким материалом отпадает необходимость в чистящих и дезинфицирующих средствах, так как он способен отлично предохранять поверхность от микробов: бактерии на поверхности посуды или раковины просто изолируются. Также изобретение найдёт применение в медицине, ведь стерилизовать инструменты теперь можно с помощью лишь горячей воды, без использования химических дезинфицирующих средств.

Это покрытие может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями на растениях и герметизации бутылок, его свойства действительно уникальны — оно отталкивает влагу, дезинфицирует, при этом оставаясь эластичным, прочным, пропускающим воздух, и совершенно незаметным, а также дешёвым.

3. Бесформенный металл

Это вещество позволяет игрокам в гольф сильнее бить по мячу, увеличивает поражающую способность пули и продлевает срок службы скальпелей и деталей двигателя.

Вопреки своему названию, материал сочетает прочность металла и твёрдость поверхности стекла: на видео видно, как отличается деформация стали и бесформенного металла при падении металлического шарика. Шарик оставляет на поверхности стали множество маленьких «ям» — это означает, что металл поглощает и рассеивает энергию удара. Бесформенный металл остался гладок, значит, он лучше возвращает энергию удара, о чём также говорит более продолжительный отскок.

Большинство металлов имеет упорядоченное кристаллическое молекулярное строение, и от удара или другого воздействия, кристаллическая решётка искажается, из-за чего на металле и остаются вмятины. В бесформенном металле атомы расположены хаотично, поэтому после воздействия атомы возвращаются на первоначальную позицию.

4. Старлит

Это пластик, выдерживающий невероятно высокую температуру: его тепловой порог настолько высок, что сначала изобретателю просто не поверили. Лишь после демонстрации возможностей материала в прямом эфире на телевидении, с создателем старлита связались сотрудники Британского Центра Атомного Вооружения.

Учёные облучили пластик вспышками высокой температуры, эквивалентными мощности 75-ти бомб, сброшенных на Хиросиму — образец лишь немного обуглился. Один из испытателей заметил: «Обычно между вспышками приходится ждать несколько часов, чтобы материал остыл. Сейчас мы облучали его каждые 10 минут, а он остался невредим, будто в насмешку».

Моррис Уард

В отличие от других термостойких материалов, старлит не становится токсичным при высокой температуре, также он невероятно лёгок. Его можно применять при строительстве космических аппаратов, самолётов, огнезащитных костюмов или в военной промышленности, но, к сожалению, старлит так и не покинул пределы лаборатории: его создатель Моррис Уард умер в 2011-м году, не запатентовав своё изобретение и не оставив никаких описаний. Всё, что известно о строении старлита — что в его состав входит 21 органический полимер, несколько сополимеров и небольшое количество керамики.

5. Аэрогель

Представьте себе пористое вещество такой низкой плотности, что 2,5 см³ его заключает в себе поверхности, сравнимые с размером футбольного поля. Но это не определённый материал, а, скорее, класс веществ: аэрогель — это форма, которую могут принимать некоторые материалы, а сверхмалая плотность делает его отличным теплоизолятором. Если сделать из него окно толщиной 2,5 см, оно будет иметь те же теплоизоляционные свойства, что и стеклянное окно толщиной 25 см.

Все самые лёгкие в мире материалы — аэрогели: например, кварцевый аэрогель (по сути, высушенный силикон) всего в три раза тяжелее воздуха и достаточно хрупок, зато может выдержать вес, в 1000 раз превышающий его собственный. Графеновый аэрогель (на иллюстрации выше) состоит из углерода, а его твёрдый компонент в семь раз легче воздуха: имея пористую структуру, это вещество отталкивает воду, но поглощает нефть — его предполагается использовать для борьбы с нефтяными пятнами на поверхности воды.

6. Диметилсульфоксид (DMSO)

Этот химический растворитель сначала появился, как побочный продукт выработки целлюлозы и никак не применялся до 60-х годов прошлого века, когда раскрыли его медицинский потенциал: доктор Джейкобс обнаружил, что DMSO может легко и безболезненно проникать в ткани тела — это позволяет быстро и без повреждения кожи вводить различные препараты.

Его собственные лечебные свойства снимают боль при растяжении связок или, например, воспалении суставов при артрите, также DMSO может использоваться для борьбы с грибковыми инфекциями.

К сожалению, когда его медицинские свойства были открыты, производство в промышленных масштабах уже давно было налажено, и его широкая доступность не позволяла фармацевтическим компаниям получать прибыль. Кроме того у DMSO есть неожиданный побочный эффект — запах изо рта использовавшего его человека, напоминающий чеснок, поэтому он используется в основном в ветеринарии.

7. Углеродные нано-трубки

Фактически это листы углерода толщиной в один атом, свёрнутые в цилиндры — их молекулярная структура напоминает рулон проволочной сетки, и это самый прочный материал, известный науке. В шесть раз легче, но в сотни раз крепче стали, нано-трубки обладают лучшей теплопроводностью, чем алмаз, и проводят электричество эффективнее меди.

Сами трубки не видны невооружённым взглядом, а в необработанном виде вещество напоминает сажу: чтобы проявились его необыкновенные свойства, надо заставить вращаться триллионы этих невидимых нитей, что стало возможным относительно недавно.

Материал может применяться в производстве кабеля для проекта «лифта в космос», достаточно давно разработанного, но до недавнего времени совершенно фантастичного из-за невозможности создать кабель длиной 100 тыс км, не согнувшийся бы под собственным весом.

Углеродные нано-трубки помогают и при лечении рака груди — их можно помещать в каждую клетку тысячами, а наличие фолиевой кислоты позволяет выявлять и «захватывать» раковые образования, затем нано-трубки облучают инфракрасным лазером, и клетки опухоли при этом погибают. Также материал может применяться в производстве лёгких и прочных бронежилетов…

8. Пайкерит

В 1942-м году перед англичанами стояла проблема недостатка стали для строительства авианосцев, необходимых для борьбы с немецкими подводными лодками. Джеффри Пайк предложил соорудить огромные плавучие аэродромы изо льда, однако она себя не оправдала: лёд хоть и недорог, но недолговечен. Всё изменилось с открытием нью-йоркскими учёными необыкновенных свойств смеси льда и древесных опилок, которая по прочности была подобна кирпичу, а также не трескается и не плавится. Зато материал можно было обрабатывать, как дерево или плавить, подобно металлу, в воде опилки разбухали, образуя оболочку и предотвращая таяние льда, за счёт чего любое судно можно было ремонтировать прямо во время плавания.

Джеффри Пайк

Но при всех положительных качествах, пайкерит был малопригоден для эффективного использования: для постройки и создания ледяного покрова судна весом до 1000 т достаточно было двигателя мощностью в одну лошадиную силу, но при температуре выше -26 °С (а для её поддержания необходима сложная система охлаждения) лёд имеет свойство проседать. Кроме того, целлюлоза, используемая также в производстве бумаги, была в дефиците, поэтому пайкерит так и остался неосуществимым проектом.

9. BacillaFilla — строительный микроб

У бетона есть свойство «уставать» со временем — он становится грязно-серым, и в нём образуются трещины. Если речь идёт о фундаменте здания, ремонт может быть достаточно трудоёмким и дорогим, при этом не факт, что он устранит «усталость»: многие здания сносят именно по причине невозможности восстановления фундамента.

Группа студентов Университета Ньюкасла разработала генно-модифицированные бактерии, способные проникать в глубокие трещины и вырабатывать смесь карбоната кальция и клея, укрепляя здание. Бактерии запрограммированы так, что они распространяются по поверхности бетона, пока не достигнут края очередной трещины, и тогда начинается производство цементирующего вещества, имеется даже механизм самоуничтожения бактерий, предотвращающий образование бесполезных «наростов».

Эта технология позволит уменьшить антропогенный выброс двуокиси углерода в атмосферу, ведь 5% его даёт именно производство бетона, а также с её помощью будет продлён срок службы зданий, восстановление которых традиционным способом обошлось бы в большую сумму.

10. Материал D3o

Устойчивость к механическому воздействию во все времена была одной из основных проблем материаловедения, пока не изобрели D3o — вещество, молекулы которого находятся в свободном движении при нормальных условиях и фиксируются при ударе. Строение D3o напоминает смесь кукурузного крахмала и воды, которой иногда наполняют бассейны. Специальные куртки из этого материала, удобные и обеспечивающие защиту при падении, ударе битой или кулаками, которые могут вам достаться, уже находятся в свободной продаже. Защитные элементы не заметны снаружи, что подходит для каскадёров и даже полиции.

www.factroom.ru

Негорючая ткань | Техника и человек

В последнее время, большой популярностью, стали пользоваться термостойкие ткани и волокна. Ведь, они применяются не только в создании специальной одежде, но и в строительстве, например, как обделочные материалы. Но, перед тем как покупать такие материалы, важно знать их особенности, разновидности и сферы применения.

Разнообразие термостойких тканей большое и создано для совершенно разных целей. Существуют такие виды: углеродные волокна, кварцевые волокна, асбестовая ткань, арамидная ткань, брезентовая ткань, кремнезёмная ткань. Каждая из этих видов имеет свою особенность, характеристику и сферу распространения.

Разновидности огнеупорных, термостойких тканей

Углеродные волокна

Углеродное волокно – это ткань, создана из тонких нитей, образованных атомами углерода. Оно создано специальным образом, вследствие которого создается большая прочность при растяжении, высокая сила натяжения, низкий удельный вес и низкий коэффициент температурного расширения, химической инертностью.

Углеродные волокна выпускаются в разнообразном виде: штапелированые нити, непрерывные нити , тканые и нетканые материалы. Но, чаще всего встречаются жгуты, пряжа, ровинг, нетканые холсты. Их используют, для создания разнообразных видов термоустойчивых тканей. Еще существуют углеродные полотна, которые могут и сами использоваться в создании специальных материалов.

Углеродные волокна выдерживают температуру 300-370С0, также отмечена высокая химическая стойкость. Еще, возможно получения данного материала с высокими электрофизическими свойствами.

Углеродные волокна используют в строительстве, медицине, создания специальной одежды, обуви, в разнообразных химических процессах.

Кварцевые волокна

Кварцевые волокна получают методом вытягивания из стержней, ведь кварц не плавится даже при очень высокой температуре. В промышленности к кварцевым волокнам добавляют примеси других окислов, что делают эти волокна проще в использование, формировании разнообразной продукции.

Кварцевые волокна широко используются в химической и электроэнергетической сфере, благодаря своей высокой химической и термической устойчивости. Температура плавления чистых кварцевых волокон 1750 С0. Они могут выдержать кратковременную температуру в 2000 С0. Такая ткань выдерживает температуру 1400 С0 и считается огнеупорной..

Асбестовая ткань

Асбестовая ткань уникальна своими свойствами. Она имеет высокую термостойкость до 500С0. Чаще всего применяется в строительстве. Для большей прочности цемента, при производстве жаростойких и прочных труб, листов, гальки. Также применяют для создания асфальта, пластмассы, сломов, изоляторов.

Асбест славится своим прекрасным электроизоляционным, теплоизоляционным и огнеупорным свойством. По этому, его используют для создания герметичных соединений или же для термоизоляционной защиты.

Асбестовые ткани используют в качестве теплоизоляционного и подкладочного материала при пошиве одежды специального назначения. Например, для пожарных или же металлургов. Ведь асбест выдерживает очень высокую температуру, при его помощи можно изолировать печь или другие нагревающие приборы.

К сожалению, асбестовые ткани могут быть опасны для человека, ведь пыль, которая выделяется от этого материала, может остаться в легких и вызвать хронический бронхит, асбестоз или даже рак легких. Но, это бывает только в случае, когда асбестовые волокна используются в открытом виде.

Арамидная ткань

Арамидное волокно – это химическое волокно, обладающее высокой прочностью, термостойкостью, упругостью, стойкость к различным химическим реагентам.

Сейчас существует три вида арамидных волокон:

пара-арамиды,
мета-арамиды,
сополимеры арамиды.

Повышенной термостойкостью обладают пара-арамиды. Температура выдерживания арамидных волокон:

Пара-арамиды— таврон, кевлар, СВМ, терлон от 250 до 370С0.
Мета-арамиды-номекс, арселон от 370 до 400С0.
Сополимеры арамидов-кермель до 350С0.

Также существует разнообразие видов арамидных тканей. Стоит обратить внимания на термоустойчивые: тварон, кевлар, СВМ, терлон.

Арамидные ткани не горят и не плавятся, очень прочные и мало весят. При высоких температурах сохраняют свои свойства. Из арамидных тканей изготовляют военную спецодежду, термоодежду. Ведь арамид, также имеет теплоизоляционное свойство.

Брезент

Брезент – это плотная парусина, пропитанная специальными огнеупорными, водоотталкивающими, противогнилостными составами. Если была произведена огнеупорная пропитка, то материал приобретает жёлтый цвет.

Брезент используется для изготовления спецодежды, обуви, строительных материалов, одежды и обуви для армии. Также, с брезента делают костюмы для сварщиков, пожарных.

Брезент выдерживает температуру от -30 до +90 градусов. При прямом прикосновении с огнем, не плавится около минуты.

Кремнеземная ткань

Кремнеземная ткань – это прекрасный теплоизоляционный материал. Он является прототипом асбеста, подходит для более высоких температур. И является огнестойкой тканью. Выдерживают до 1000 С0. Отличается высокой химической стойкостью, не поддается воздействию плесени.

Кремнеземные ткани используют в машиностроение, нефтехимической промышленности, для изготовления спецодежды пожарным.

Недостатки термостойких тканей

К сожалению, некоторые термостойкие ткани очень дорогостоящие. Арамидные и кварцевые ткани дорогие из-за своей редкости и сложности изготовления. Но, они отличаются своими превосходными качествами. Некоторые термоткани могут быть слишком тяжелыми, что станет большим минусом, например при работе пожарного. Поэтому при выборе термоустойчивой ткани, нужно знать ее состав и выбирать соответственно к сфере использования.

Стоит обращать внимания на состав ткани. Например, ткань может быть стопроцентный хлопок, при этом обработанный специальными огнеупорными средствами. Или же в ее состав входят специальные термоустойчивые волокна, которые дают термоустойчивость.Но, ткани со специальными пропитками, при высоких температурах, могут обугливаться и выделят газ. Именно эти добавки сдерживают горения на некоторое время.

Основные характеристики

Чтобы проверить насколько может ткань защищать от высоких температур, проводят специальные испытания. По их итогах определяют, насколько хороша термоустойчивость материала.

Сейчас, на пике популярности мультиткани. Ведь, они защищают не только от высоких температур, а и от химического, физического влияния. Также, большинство мультитканей, в том числе и термоустойчивые ткани, обладают большой износостойкостью, что даст возможность использовать их длительное время. Такая функция полезна, когда термоустойчивую ткань используют для специальных костюмов или же как строительный материал.

Также, много термоустойчивых тканей очень легкие, что полезно для создания спецодежды. Но, существуют и более тяжелые виды тканей. Причина этому в том, что волокна, которые используют для создания таких материалов, имеют большую плотность, по этому, при их переплетении материал получается более тяжелым.

Особенности изготовления одежды из термоустойчивых тканей. Существуют особые характеристики, по которым определяют качество термоустойчивых тканей:

КИ(кислородный индекс)
Огнестойкость
Прочность
Стойкость к прижиганиям
Воздухопроницаемостью
Гигроскопичностью
Сохраняет свойств после воздействия пламени.

Термоустойчивая одежда изготавливается по принципу спецодежды. Ведь, в основном, термоустойчивую ткань используют для создания спецодежды пожарным, электрикам, металлургам.

Также, важно, чтобы термоустойчивая одежда была многофункциональной. То есть имела множество карманов, для удобства при работе на заводе или же в других местах.Когда, используют термоустойчивые волокна, то их вплетают вместе с остальными в готовую ткань, с которой потом изготовляют разнообразную продукцию. Ведь, ассортимент такой одежды огромный, от белья до верхней одежды.

Также, термоустойчивая ткань может использоваться как строительный материал. Например, для утепления построений, их изоляции и огнеупорности. А еще волокна таких материалов, находят применения в добавлении в строительные материалы, для увеличения их прочности.

Вывод

Термоустойчивые ткани и волокна, становятся все популярнее в современном мире. Ведь, они многофункциональны и защищают от многих факторов, которые могут принести вред здоровью людей, работающих с опасными материалами или же в небезопасных зонах.

Также, термоустойчивые волокна, находят свое применения в созданные прочных материалов, которые используются в авиа- и космостроении. Из них, создают детали для самолетов и костюмы для космонавтов.

zewerok.ru

Жаростойкие и жаропрочные листы, полосы, ленты

Марки

Листы изготавливаются из сплавов на никелевой и железоникелевой основе. Наиболее востребованными марками являются ХН70Ю (ЭИ652), ХН77ТЮР (ЭИ437Б), (ЭИ435), (ЭИ868), ХН32Т (ЭП670), ХН67МВТЮ (ЭП709), Х20Н80. Если сплав изготовлен каким-либо специальным способом, то соответствующие буквы присутствуют в обозначении марки. Например, ВИ - вакуумно-индукционный способ выплавки; ВД - вакуумно-дуговой переплав; Ш - электрошлаковый переплав.

Химический состав указанных материалов регламентируется стандартом ГОСТ 5632-72.

Производство

Листы и полосы из жаропрочных и жаростойких сплавов производятся методом прокатки. Они могут быть горячекатаными или холоднокатаными. Все листы подвергаются термической обработке, а также травлению.

Во время горячей прокатки заготовки нагреваются. В зависимости от окончательного размера листа или полосы прокатка может осуществляться в несколько проходов. После горячей прокатки выполняется ряд технологических операций, направленных на очистку поверхности продукции от побочных химических соединений, придание ей необходимых технологических и механических свойств, а также требуемых значений длины и ширины. К таким операциям относятся термическая обработка, правка, механическая и химическая отделка (обработка), обрезка кромок, резка. Обрезка кромок осуществляется для листов, толщина которых не превышает 11 мм.

Для холоднокатаных листов и полос выполняются те же технологические операции, что и для горячекатаных, плюс холодная прокатка, которая осуществляется без дополнительного нагрева заготовок.

Размеры полос и листов, а также состояние поставки и механические свойства регламентируются стандартом ГОСТ 24982-81.

Применение

Жаропрочные полосы и листы применяются в условиях повышенных требований к прочности изделий, работающих при высоких температурах; жаростойкие - там, где от материала требуется коррозионная стойкость при повышенных температурах. Описанные условия встречаются, например, в газовых турбинах и печах. Листы и полосы используются для изготовления деталей газовых турбин (лопаток, дисков, колец), а также в качестве конструкционного материала камер сгорания печей.