Металургія космічна

МЕТАЛУ́РГІЯ КОСМІ́ЧНА — комплекс технологічних процесів з отрима­н­ня металів і сплавів, що ґрунтуються на фазових пере­ходах, зміні фізичного стану, структурних пере­творе­н­нях матеріалів в умовах мікро­гравітації та вакууму. До М. к. зараховують плавле­н­ня, отрима­н­ня виливків і порошків, нанесе­н­ня покрит­тів, зварюва­н­ня (див. також Зварюва­н­ня у космосі), пая­н­ня та ін. процеси. Роз­робле­н­ня технологій і обладна­н­ня для металург. дослідж. у косміч. умовах уперше у світі роз­почато 1963 в Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР під керівництвом Б. Патона. У цій наук. установі на літаючій лаб., що імітує умови невагомості та вакууму, ви­значені осн. вимоги до технології та устаткува­н­ня. 16 жовтня 1969 на борту косміч. корабля «Союз-6» на установці «Вулкан» уперше у світі виконано зварюва­н­ня металів (космонавти В. Кубасов і Г. Шонін). Протягом на­ступ. років в Ін­ституті електрозварюва­н­ня АН УРСР роз­роблено технології та створ. електрон­но-променеві установки «Випарник», «Янтар» і «Універсал» для нанесе­н­ня покрит­тів у космосі методом терміч. випаровува­н­ня та конденсації речовин (В. Лапчинський, В. Стесін, А. Загребельний та ін.). 1970–80 на орбітал. косміч. ст. «Салют-6», «Салют-7» і «Мир» виплавлено композиц. матеріали, метал. сплави, жаро­стійкі піноматеріали, напів­провід­ники та ін. матеріали з новими властивостями. 1979–80 кілька екіпажів космонавтів орбітал. косміч. ст. «Салют-6» (В. Рюмін, В. Ляхов, Л. Попов, В. Савіних і В. Ковальонок) за допомогою установки «Випарник» отримали понад 200 зразків тонкоплівк. покрит­тів на металічні та неметалічні під­кладки. Здобуті екс­перим. дані до­зволили сформулювати принципи викона­н­ня технол. робіт у космосі та роз­горнути дослідж. і виготовле­н­ня окремих приладів в ін. напрямах косміч. технології. Під час викона­н­ня рад.-амер. про­грами «Союз–Апол­лон» у липні 1975 проведено 26 екс­периментів з 10-ти тем, що стосуються технології матеріалів, зокрема в косміч. умовах отримано магнітні матеріали з поліпшеними властивостями та світловоди з високою пропуск. здатністю. У липні 1984 С. Савицька та В. Джанібеков у від­критому космосі за допомогою ручного електрон­но-промен. інструмента здійснили низку технол. операцій, зокрема й з нанесе­н­ня покрит­тів. 1988 на борту орбітал. комплексу «Мир» завдяки установці «Янтар» нанесено покри­т­тя на полімерну стрічку, що без­перервно рухається зі швидк. 20–40 м/год. На рад. і амер. косміч. станціях проведені екс­перименти з викори­ста­н­ням тепла внаслідок екзотерміч. реакцій, на­гріва­н­ня струмами високої частоти, інфрачервоним ви­промінюва­н­ням, світлом ви­промінюва­н­ня дуги тощо. Космонавти також досліджували процеси кри­сталізації, дифузії та горі­н­ня; вирощували надчисті ідеал. кри­стали, зокрема й напів­провід­никові. Встановлено, що мікро­гравітація на косміч. станціях забезпечує покраще­н­ня властивостей матеріалів і створе­н­ня нових видів металів, напів­провід­ників, кераміки, полімерів, скла. Напр., «космічні» кри­стали мають набагато менше дефектів, ніж кри­стали, виготовлені на Землі. Орбітал. екс­перименти сприяли вдосконален­ню теорії формува­н­ня та роз­витку дендритів і створен­ню найлегших твердих суб­станцій (аерогелів), термоізоляторів з покращеною про­зорістю, зливків ідеально сферич. форми та ін. Також встановлено, що технол. процеси М. к. можна використовувати для виробництва структурно досконалих напів­провід­ник. монокри­сталів високої частоти та великих роз­мірів; композиц. матеріалів евтектич. сплавів 2-х різних за складом і властивостями компонентів; міцних жаро­стій. піноматеріалів з малою питомою масою; надтвердих метал. сплавів, що значно вирізняються щільністю їхніх компонентів; комбінації не­змішуваних на Землі пінистих металів; суміші метали–­скло і метали–кераміка; скла з високим ступенем чистоти й однорідності; оптично про­зорих матеріалів; різних покрит­тів для оптич. і електрон. пром-стей.

Завантажити статтю