она одна и та же и для проволоки диаметром 1 мм и для плетеного каната. Вес проволоки будет, конечно, пропорционален площади поперечного сечения, но на единицу этой площади он будет один и тот же.
Однако, как мы уже знаем, даже такая огромная прочность значительно ниже идеальной. Чтобы приблизиться к идеальной прочности, надо, как мы видели, постараться (с участием поверхностно-активных веществ!) раскрыть все изъяны в крупинках-кристалликах, а затем сварить или плотно склеить эти крупинки.
Равномерно перемешать мельчайшие крупинки, а затем предельно плотно их упаковать — вот главная задача порошковой металлургии, а также технологии тонкой жаропрочной керамики, огнеупоров и металлокерамики. Тугоплавкие твердые тела могут быть сформованы без плавления и литья. Они формуются из тонких порошков с небольшим количеством связующего, роль которого часто играет поверхностно-активное вещество. Отформованное изделие спекается при температуре хотя и высокой, но не достигающей точки плавления. Спекание — поверхностное явление, подобное слиянию двух капель ртути в одну,— происходит благодаря уменьшению поверхностной энергии. В твердых телах ему способствует диффузия, скорость которой растет с повышением температуры.
Уплотнить мелкозернистый порошок не так-то просто. Для этого нужна огромная и дорогая прессовая аппаратура, развивающая высокие давления. Но и в таких прессах хорошо уплотняются только Пластичные зерна, например зерна мягких металлов, которые как бы текут под давлением и заполняют все пустоты. Зерна же твердых, тугоплавких и хрупких материалов не текут и лишь немного (упруго) деформируются. В спрессованном материале возникают огромные внутренние (упругие) напряжения. Когда давление снимают, эти внутренние напряжения разрывают изделие иногда еще до спекания, возникает растрескивание, идет брак.
Новая отрасль науки — физико-химическая механика решает задачу, как управлять дисперсной структурой и свойствами будущего материала в процессе его образования. Физико-химическая механика предлагает эффективный и дешевый способ: все связи между крупинками разрушаются интенсивной вибрацией с частотой около 10 тыс. колебаний в минуту. Снова путь к прочности через разрушение! И дело вовсе не в том, чтобы просто подвергнуть порошок вибрированию,— вибрационные воздействия применяют в технике давным-давно. Важно знать, какой должна быть вибрация, чтобы смешение было однородным, упаковка наиболее плотной, а следовательно, и конечная прочность материала максимально высокой. Нужно, чтобы подвижность смеси стала наибольшей, т. е. разрушились бы все молекулярные связи.
Вы, конечно, догадываетесь, что и тут дело не обходится без поверхностно-активных веществ, обволакивающих каждую крупинку тончайшим смазочным слоем. Эти замечательные вещества в сочетании с предельным вибрированием и позволяют обойтись без громоздких прессов. Теперь давление для наиболее плотной упаковки требуется в сотни раз меньшее. Крупинки порошка укладываются плотно (рис. 9), внутренних напряжений не возникает, и изделие после спекания получается очень прочным.
Изменяя размеры зерен порошка, можно создавать высокопрочные тела с различной пористостью вроде фильтров, или поглотителей, или катализаторов в виде таблеток или гранул. Катализаторы — дисперсные тела с сильно развитой поверхностью пор, на которой в адсорбционных слоях быстро протекают химические реакции.
Современной химической технологии как раз и нужны прочные катализаторы, выдерживающие интенсивные газовые потоки.
Самый распространенный строительный материал— цементный, бетон. Частицы тонко молотого цемента при перемешивании с водой, песком и щебнем растворяются в воде, и из раствора выкристаллизовываются гидратные
424