Применение

Рисунок 1. Середина структуры фюзеляжа Орбитального аппарата Шаттла, видныбор-алюминиевые трубы.		Рисунок 2. Антенны стрела с высоким коэффициентом усиленияP100/6061 Alдля Космического телескопа Хаббл (HST) показано (a слева) до интеграции в HST, а (б справа) на HST.

Антенна- стрела предлагает необходимую жесткость и низкий КТР, что позволяет сохранять ее положение во время космических маневров. Кроме того,она обеспечивает функцию волновода,обладая отличной электропроводностью. Обладая высокой размерной стабильностью, материал сохраняет внутренние размеры по всей длине.

На рисунке 3. P100/AZ91C Gr/MgТрубы произведенные, вакуум-литейным процессом: как литые трубы (слева) и демонстрация стропильной структуры (b справа).		Рисунок 4. Литой SiCp/Al крепления фитингов: (сверху) мульти-входной патрубок и (внизу) установка трубы Gr/Al.

Из-за их сочетания высокой теплопроводности, адаптивности КТР и низкой плотности, DRA композиты особенно выгодно для электронных систем.Эти компоненты не только значительно легче, чемте, которые получают из предыдущих металлических сплавов, но они обеспечивают значительную экономию средств. ДРА также используется для теплового управления силовыми полупроводниковыми модулямис геостационарных спутников связи, вытесняяCu / W сплавы с гораздо более высокой плотностью и более низкой теплопроводностью. Эти модули используются также в ряде наземных систем, на долю которого приходится годовым производством около 1 млн штучных деталей. С помощью этих наглядных преимуществ, применение DRA КММ для электронных пакетов будет продолжать процветать для космического применения.

Рисунок 5. Прерывисто армированные алюминиемКММэлектронные упаковки приложений

Сапфир

— драгоценный камень (разновидность корунда, химическая формула — оксид алюминия, Al₂O₃), который встречается в природе в различных цветовых вариантах в зависимости от примесей. Чаще всего встречается сапфир синего цвета (название произошло от греческого σάπφειρος — синий камень), обусловленного примесями титана и железа. Сапфир является одним из самых твердых материалов — 9 из 10 по шкале Мооса, уступая по этому показателю только алмазу, у которого все 10 из 10, и значительно превосходя стекло, которое обладает относительно скромным показателем 5 из 10.

Синтез кристаллов из раствора в расплаве флюсов (флюсовый метод) осуществляется при высоких давлениях способом обратного температурного перепада либо в изотермических условиях за счет испарения расплава.

Гидротермальный метод применяется для выращивания кристаллов в автоклавах на затравочных пластинках из растворов при температурах 250-6000 С и давлениях в десятки и первые сотни мегапаскалей.

Метод газотранспортных реакций, осуществляемый в контейнерах из жаропрочных сплавов при высоких температурах в условии перепада последних.

Метод О. Вернейля. Кристаллы, выращиваемые по методу Вернейля, известны как були (бульки)

Метод Вернейля заключается в применении вертикальной горелки с подачей порошка глинозема, без утечки кислорода. В холодной части пламени помещен керамический штифт, на котором собираются капли жидкого глинозема, образующиеся при плавлении порошка, просыпающегося через горячую зону пламени. Пламя окружается керамическим муфелем, играющим роль изолятора и защищающим растущую булю от «сквозняков». Муфель снабжен смотровым окном. Чрезмерный нагрев верхней части аппарата за счет тока тепла из горячей зоны предотвращается применением водяного охлаждения.

В начальной стадии роста були порошок, попадая на штифт, затвердевает и образует конус из материала относительно невысокой плотности. В дальнейшем конус перемещают в горячую зону пламени, где его вершина начинает плавиться. В этот момент образуется несколько кристаллов, но один из них ориентирован в направлении наибольшей скорости роста. Он подавляет рост остальных кристаллов и служит затравкой для развивающейся були. После того как в центральной части начнется преобладающий рост одного кристалла, чтобы увеличить диаметр були повышают скорость подачи питающего порошка и постепенно увеличивают температуру пламени регулировкой скорости потока кислорода. Верхняя поверхность були становится округлой, и на нее попадают свежие порции глинозема в виде падающих капель расплава. Далее подставку со штифтом опускают со скоростью, соответствующей скорости роста були. Наиболее важным условием для выращивания высокого качества является равномерная подача порошка, поэтому большие усилия тратятся на приготовление питающего материала с тем, чтобы он обладал хорошей сыпучестью.

Компания Corning, основанная еще в середине XIX века, с самого начала специализировалась на производстве стекла, керамики и других подобных материалов. В 1952 году в результате неполадки одной из печей в лаборатории Corning случайно был получен синтетический стеклянно-керамический материал молочно-белого цвета, позже получивший название Pyroceram, который был легче алюминия, тверже высокоуглеродистой стали и впоследствии получивший широкое распространение. Получение Pyroceram стало не только причиной выпуска Corning популярной линейки посуды CorningWare, но и создания инициативы Project Muscle, в рамках которой ученые компании начали исследования по увеличению прочности стекла.

В 1962 году компания выпустила на рынок прочное стекло Chemcor, надеясь, что оно может быть использовано в очках, вендинговой технике, автомобилях и др. Тем не менее, Corning так и не смогла убедить производителей массовых продуктов в необходимости применения нового материала, и в 1971 году выпуск Chemcor был прекращен.

В компании вновь вспомнили о нем лишь в 2005 году, когда на рынке появился знаменитый телефон Motorola V3 RAZR, в котором вместо пластикового использовался стеклянный покров дисплея. Узнав об этом, в Corning сформировали небольшую команду, целью которой было изучение возможности модификации Chemcor для использования в различных персональных устройствах — например, телефонах или часах. Старые образцы Chemcor имели толщину 4 мм, поэтому работать было над чем. Проект получил название Gorilla Glass, но к началу 2007 года значительным продвижением к цели команда исследователей похвастать не могла. Представленный 9 января 2007 прототип iPhone был оснащен пластиковым покровом дисплея, однако вскоре в Apple решили, что использование царапающегося пластика в новом устройстве — не самый подходящий вариант. Стив Джобс обратился в Corning с предложением за полгода разработать и наладить выпуск в больших количествах нового стекла, которое будет тоньше — 1,3 мм — и прочнее существующих доступных материалов. Задание казалось фантастическим, и глава Corning Уэндел Уикс (Wendell Weeks) первоначально ответил Джобсу отказом, но последний проявил настойчивость, убедив начать работу. К концу марта специалисты компании определились с окончательной формулой нового материала, однако требовалось решить еще одну, не менее важную проблему: наладить производство с большим выходом. Строить новые линии времени не было, поэтому инженеры компании решили модифицировать существующие мощности, и это непростое задание им удалось выполнить: к июлю было произведено такое количество нового стекла, что им можно было бы покрыть несколько футбольных полей. Бум смартфонов, инициированный появлением iPhone, позволил Corning уже в 2010 году производить стекла для 20% всех мобильных телефонов, выпускаемых в мире. Начиная с 2012 года каждый год компания выпускала новые виды Gorilla Glass (2, 3, 4), каждый из которых обладал значительно лучшими характеристиками, чем у предшественника

Несмотря на доминирование Gorilla Glass, два-три года назад наблюдатели и эксперты заговорили о скором появлении серьезного соперника у закаленных стекол — синтетического сапфира. Этот материал уже давно используется в дорогих наручных часах, а первое его массовое применение в смартфонах датировано 2013 годом, когда Apple оснастила iPhone 5 сапфировым покровом для объектива тыловой камеры.

Сапфировое стекло (Sapphire Crystal) — стекло, изготовленное из синтетического сапфира. Сапфировое стекло — наиболее дорогое, оно отличается характерным блеском, который сохраняется на протяжении многих лет, и очень высокой устойчивостью к появлению царапин. Твердость этого стекла достигает 2200-2300 по шкале Викерса — таким образом, оставить на нем отметину действительно очень трудно, но все-таки возможно. Угрозу для сапфировой поверхности может представлять алмаз, а также некоторые синтетические соединения, содержащие карбит кремния и используемые для изготовления мебели и имитации натурального камня.

Одним из главных направлений развития мобильных устройств является уменьшение их массы при одновременном увеличении размеров дисплея. Покров тачскрина является одной из самых тяжелых деталей смартфона. Сапфировый кристалл обладает на 67% большей плотностью, чем стекло, а это означает, что в смартфонах с размером дисплея около пяти дюймов масса сапфирового покрова дисплея может достигать 100 г. Corning научилась выпускать стеклянные покровы толщиной с лист бумаги, и сапфировым кристаллам нужно быть на треть тоньше, чтобы обладать такой же массой. Вырезать из буля такой тонкий слой сапфира, а затем отполировать его — задача вообще непростая, а при массовом производстве еще более сложная. Кроме того, сапфир не может формоваться, как стекло, поэтому конструкция iPhone 6 с дисплеем со скругленными краями очевидно изначально не предусматривала использование кристалла сапфира.

Еще одно важное требование к каждому компоненту мобильного устройства — его способность экономить энергию батареи, и в этой дисциплине сапфировые кристаллы вновь проигрывают прочному стеклу. Одним из наиболее весомых потребителей электроэнергии в смартфоне является подсветка дисплея. Сапфир пропускает свет значительно хуже, чем стекло, а это означает, что в случае использования его кристаллов в качестве покрова дисплея необходимо существенно повысить интенсивность подсветки, чтобы получить яркость на таком же уровне, как в случае со стеклом. Кроме того, на сапфировом покрове будет куда больше бликов, а нанесение антибликового покрытия нивелирует основное преимущество материала — устойчивость к царапинам.

Немаловажным минусом сапфирового покрова является его высокая стоимость. Цена устройства является важным фактором его популярности, особенно в случае высокого уровня конкуренции, наблюдаемого на рынке смартфонов. Производство дисплейного покрова из сапфирового кристалла обходится на порядок дороже, чем в случае со стеклом, — несколько долларов против нескольких десятков центов за квадратный дюйм, и на практике это означает, что использование сапфира увеличит стоимость готового устройства не менее чем на 100 долл. Косвенным подтверждением этому могут служить наручные часы Garmin Fenix 3 GPS, которые в версии Sapphire стоят на те самые 100 долл. дороже, чем в версии со стеклом. Конечно, в случае больших объемов производства стоимость кристаллов несколько снизится, однако в десятки раз более высокие энергозатраты производства по сравнению со стеклом не позволят снизить цену материала до уровня, сопоставимого со стеклом, да и делают само производство неэкологичным.

Кроме того, смартфоны имеют относительно короткий жизненный цикл, и регулярные дополнительные затраты при апгрейде устройства вряд ли обрадуют потребителей. Если наручные часы с сапфировыми кристаллами могут использоваться много лет, то в случае со смартфоном покупатель через пару лет получает все то же устаревшее устройство, но только с неповрежденным покровом дисплея, заплатив за это лишнюю сотню долларов. Вероятнее всего, массовый покупатель предпочтет сэкономить эти сто долларов и будет довольствоваться мелкими царапинами на Gorilla Glass.

Все перечисленные проблемы могут быть решены более или менее эффективным способом, однако есть еще один существенный недостаток сапфира, вызванный его природой. Это... недостаточная прочность. В то время как в большинстве случаев отмечается отменная стойкость сапфира к царапинам, его кристаллическая структура обусловливает хрупкость. Если уронить смартфон с сапфировым покровом дисплея, он разобьется с большей вероятностью, чем в случае со стеклом, которое обладает большей эластичностью, а значит гораздо лучше способно выдерживать деформации. В случае с наручными часами это не так важно, так как часы уронить гораздо сложнее, а покров у них имеет существенно меньший размер, чем у смартфонов. Разбитый тачскрин — неприятность куда большая, чем царапины.

1слайд:

Бейнит – метастабильная смесь феррита и цементита, полученная в результате распада аустенита при температурах ниже перлитного превращения, но выше Ms,- температуры начала образования мартенсита. Образование бейнита сопровождается появлением характерного микрорельефа на полированной поверхности шлифа.
Верхний бейнит — (строение перистое), образуется из переохлажденного аустенита при температурах 500-350 °С. Имеет пониженную пластичность стали по сравнением с перлитной областью распада аустенита. Твёрдость и прочность при этом не изменяются или несколько снижаются.

Нижний бейнит - строение (с игольчатым мартенситоподобное), образуется, в результате распада переохлажденного аустенита при температурах 350-200 °С. Имеет высокую твердость и прочность при высокой пластичности.

2 слайд: (flash processing-это название установки)

FP(flash processing) приводит к сложной микроструктуры, содержащей мартенсит, бейнита и карбиды.

Закаливание стали в промышленных условиях происходит в течение длительного времени под воздействием высокой температуры. Некоторые сорта стали выдерживаются в течение нескольких часов при температуре 900 °C. Процесс, разработанный Гари Колу, который уже реализован в виде экспериментальной установки лаборатории SFP Works, LLC., в Детройте, производит обработку стальных листов, перемещаемых роликами, высокой температурой в 1100 °C, прежде чем они погружаются в ванну с охлаждающей жидкостью. Весь процесс занимает не более 10 секунд.

При проведении традиционной, медленной классической термообработки стали, ее структура при определенной температуре проходит через так называемую гомогенную фазу, во время которой разрушаются углеродосодержащие элементы. В новом процессе изменение температуры происходит настолько быстро, что вкрапления богатых углеродом карбидов не успевают разложиться, что приводит к формированию совершенно новой микроструктуры стали.(нет карбидов значит прочнее!)

Быстый нагрев со скорость от 600 до 5000 С/сек, мгновенное охлаждение со скорость. От 600 до 10000 С/сек

Схема на слайде:

sheetfeedrollers – ролики, подающие листы

highlyenergyefficientinductionrapidaustenizingheaters – высокая энергия эффективныхиндукционных нагревателей, в следствии быстрая аустенизация

drawrollers (I-beam, tubing, wire, possible) – вытяжной ролик (возможны балки, трубы, проволоки)

environmentallyfriendlyflowingwaterquench - безвредная для окружающей среды вода для закалки (быстрого охлаждения)

Слайд

На графике зависимости температуры от времени можно наблюдать изменение скорости нагрева и охлаждения. Данный тепловой профиль можно разделить на 4 этапа.

Область 1-температура стали постепенно увеличивается за счет теплопроводности

В области II, температура стали быстро возрастает из-за его близости к источнику тепла.

Скорость нагрева начинает сокращаться, что указывает на существующее динамическое равновесие между потоком тепла, теплопроводности и эндотермическими / экзотермическими эффектами вследствие фазового превращения.

В области III, скорость нагрева достигает нуля когда образец достигает пиковую температуру. По равновесным термодинамическим расчетам, при данной температуре, образец должен быть 100% аустенит. После достижения пиковой температуры, образец начинает охлаждаться постепенно.

В область IV, после достижения пика температуры, образец достигает водяную баню и начинает быстрое охлаждение.