Аэроғарыш туралы айтқанда, ойымызға қуатты зымырандар, ғарышқа ұшатын жойғыш ұшақтар немесе ғарышкерлердің ғарышқа сапары келуі мүмкін. Бірақ сіз бұл заманауи жабдықтың артында кішкентай қоңыр ұнтақ маңызды рөл атқаратынын білмеуіңіз мүмкін –қоңыр балқытылған алюминий оксидімикро-ұнтақ. Атауы қарапайым болып көрінуі мүмкін, бірақ оны бағаламаңыз. Қоңыр балқытылған алюминий оксиді шын мәнінде біз әдетте «зімбір» деп атайтын түрдің бір түрі болып табылады, оның қаттылығы гауһардан кейінгі екінші орында, бірақ бағасы әлдеқайда қолжетімді. Алдыңғы жылдары ол негізінен металлдарды тегістеу дөңгелектерінде және зімпара қағазында тегістеу үшін пайдаланылды, бұл өнеркәсіп саласында жұмыс құралы ретінде қызмет етті. Бірақ бұл қарапайым және қарапайым материал қазір аэроғарыштың «жоғары технологиялық» сатысында айтарлықтай үлес қосуда.
«Grindstone»-тан «Қорғаныш қалқанына» дейінгі керемет өзгеріс
Аэроғарыш материалдары «жеңіл» және «беріктікке» басымдық береді. Қанаттар биік және алыс ұшу үшін жеңіл болуы керек; фюзеляж биік биіктіктегі қатты суыққа, дыбыс тосқауылын бұзған кездегі қатты үйкеліске және қозғалтқыш ішіндегі қорқынышты жоғары температураға төтеп беру үшін берік болуы керек. Бұл материал бетіне қатаң талаптар қояды. Міне, осы жердеқоңыр балқытылған алюминий оксидінің микроұнтағыкеледі. Инженерлер жоғары жылдамдықты бүрку технологиясын пайдаланып, бұл микроұнтақты турбина қалақтары мен жану камерасының қабырғалары сияқты маңызды бөліктерге «суық дәнекерлеу» арқылы тырнақтан жұқа, бірақ ерекше берік «керамикалық сауыт» жасай алатынын анықтады. Жұқа болғанына қарамастан, бұл қорғаныс қабаты 1600 градус Цельсийдегі жоғары температуралы газдың әсерінен қалақтардың қызмет ету мерзімін бірнеше есеге ұзартады. «Бұл қозғалтқыштың жүрегіне «оқ өткізбейтін жилет» бергенмен бірдей», - деп түсіндірді қозғалтқыш зауытында жиырма жыл жұмыс істеген тәжірибелі инженер. «Бұрын қалақтарды белгілі бір пайдалану мерзімінен кейін ауыстыруға тура келетін, бірақ қазір олар әлдеқайда ұзақ қызмет ете алады, бұл ұшақтың сенімділігі мен экономикалық тиімділігін табиғи түрде арттырады».
Аспаннан жерге дейін барлық жерде қолданылатын қолданбалар
Қоңыр балқытылған глинозем микроұнтағының мүмкіндіктері тек қозғалтқыштардан әлдеқайда кең.
Әуе кемелерінен бастайық. Қазіргі заманғы жолаушылар мен жойғыш ұшақтар көміртекті талшық сияқты композиттік материалдарды кеңінен пайдаланады. Бұл материал жеңіл және берік, бірақ оның кемшілігі бар: әртүрлі материалдар бір-бірімен байланысқан жерлер деламинацияға бейім. Шешімі? Жабысқақ алдында қосылыс беттері қоңыр балқытылған алюминий оксидінің микроұнтағы бар жоғары қысымды ауа абразивті суспензиясын пайдаланып «кедір-бұдырланады». Бұл жай ғана кедір-бұдырлану емес; ол микроскопиялық деңгейде сансыз бекіту нүктелерін жасайды, бұл желімнің мықтап «жабысуына» мүмкіндік береді. Бұл өңдеу қанат пен фюзеляж қосылысының шаршауға төзімділігін 30%-дан астамға жақсартады.
Енді аэроғарыш саласын қарастырайық. Зымырандар атмосферадан өткен кезде, мұрын конусы мен қанаттың алдыңғы шеттері «отты қирату» сынағынан өтеді. Мұнда қоңыр балқытылған алюминий оксидінің микроұнтағы өзінің құндылығын басқа жолмен дәлелдейді – ол антиоксидантты жабындарды дайындауда өзекті нығайтатын бөлшек ретінде қолданылады. Оны арнайы керамикалық жабындарға қосып, ыстыққа төзімді компоненттердің бетіне шашыратқанда, бұл қабықша жоғары температурада тығыз оксид қабатын түзеді, кейінгі оттегінің енуін тиімді түрде бөгейді және ішкі материалдарды абляциядан қорғайды. Онсыз атмосфераға қайта кіретін көптеген ғарыш кемелері «танылмас» болар еді.
Оның болуын тіпті спутниктер мен ғарыш станцияларынан да кездестіруге болады. Кейбір дәлдіктегі аспаптардың мойынтіректер мен қозғалмалы бөліктері вакуумда және ғарыштың өте төмен температурасында ұзақ мерзімді сенімді жұмысын сақтауы керек. Қоңыр балқытылған алюминий оксидінің микроұнтағымен ұсақ жылтыратылған керамикалық мойынтіректер үйкеліс коэффициенті өте төмен және тозу қалдықтарын шығармайды, бұл осы компоненттердің орбитада он немесе жиырма жыл бойы тұрақты жұмыс істеуіне кепілдік беретін «сенімділікке» айналады.
«Ескі материал» «Жаңа даналықтың» қиындықтарына жауап береді
Әрине, бұл «ескі материалды» аэроғарыштың экстремалды орталарында пайдалану зауыттан абразивтерді әкелу сияқты оңай емес. Мұнда көптеген күрделі мәселелер бар.
Ең үлкен қиындық - «тазалық» және «біркелкілік». Қоңыр балқытылған алюминий оксидінің микроұнтағы қажетаэроғарыштық қолданбаларөте таза, қоспалардан толығымен дерлік таза болуы керек, себебі кез келген қажетсіз компонент жоғары кернеу немесе жоғары температура кезінде жарықтардың пайда болуына себеп болуы мүмкін. Сонымен қатар, бөлшектердің мөлшері мен пішіні біркелкі болуы керек; әйтпесе, жабынның әлсіз тұстары болады. «Бұл жоғары деңгейлі торт жасау сияқты; сізге ең жақсы ингредиенттер ғана емес, сонымен қатар ұн өте ұсақ және біркелкі еленуі керек», - деді материалдар сапасын бақылау инженері. «Біздің скрининг және тазарту процесіміз бес жұлдызды қонақ үй асханасының талаптарынан да қатаң».
Сонымен қатар, бұл ұнтақты бөлшектерге қалай «қолдану» да күрделі ғылым. Қазіргі уақыттағы ең озық технология - дыбыстан жоғары жалынмен бүрку, бұл микроұнтақ бөлшектерінің негізге дыбыс жылдамдығынан бірнеше есе жоғары жылдамдықпен соғылуына мүмкіндік береді, нәтижесінде берік байланыс және тығыз жабын пайда болады.
Аспанның болашағы осындай «күшті» қажет етеді.
Аэроғарыштық технология жоғары, жылдам және алыс шектеулерге жеткен сайын, материалдарға қойылатын талаптар тек күшейе түседі. Гипердыбыстық ұшақтар, қайта пайдалануға болатын ғарыш кемелері, терең ғарыштық зондтар... бұл болашақ жұлдыздардың барлығы экстремалды қорғанысқа тәуелді.
Дамуқоңыр корунд микро-ұнтағысонымен қатар ақылды және құрама бағытқа қарай жылжуда. Мысалы, ғалымдар оны басқа элементтермен «қоспалауға» немесе графен сияқты жаңа материалдармен біріктіруге тырысуда. Мақсат тек жоғары температураға төзімділік қана емес, сонымен қатар белгілі бір температурада зақымдануды ақылмен сезіну және тіпті өзін-өзі қалпына келтіру мүмкіндігі. Келесі буын авиациялық қозғалтқыштар мен ғарыштық ұшақтардың термиялық қорғаныс жүйелері осындай «ақылды» күшейтілген жабынды қолдануы мүмкін.
Қоңыр корунд микроұнтағының тарихы көптеген қытайлық өнеркәсіптік материалдардың микрокосмы болып табылады: қарапайым шығу тегі бар, бірақ үздіксіз технологиялық жетілдіру арқылы алмастырылмайтын рөлге ие. Ол титан қорытпалары сияқты көз тартарлық немесе көміртегі талшығы сияқты сәнді болмауы мүмкін, бірақ адамзаттың аспанды жарып, терең ғарыштың алыс шыңдарына көтерілу туралы армандарын қолдайтын осы тыныш, көрініс артындағы «күш».
Жұлдызды аспанға қарап, әрбір сәтті ұшырылымды қуана қарсы алғанда, мүмкін, сол көздің жауын алатын металл жарқыраудың астында сансыз ұсақ, берік қоңыр бөлшектердің өздерінің таптырмас күшін үнсіз сәулелендіріп тұрғанын еске түсірерміз.