Испарение материалов в глубоком вакууме ниже 10 ~3 мм рт. ст. Испарение носит избирательный характер и потеря металла с границ зерен примерно на порядок превышает испарение с тела зерна. Поэтому при оценке поведения материалов в космическом вакууме нельзя руководствоваться только средними хар-ками испарения. Различно ориентированные зерна металла будут испаряться по-разному (следствие анизотропии сил межатомной связи в кристалле), что приведет к нек-рой шероховатости поверхности. В космосе сильно проявляется корпускулярная природа эффектов давления. Свободный пробег частиц составляет величину порядка нескольких км. По этой причине компоненты испарения, оторвавшиеся от поверхности космического корабля, практически больше не встретятся с этой поверхностью. Изменение плотности газов по мере удаления от Земли приводит к понижению давления, связанного с числом молекул или атомов, сталкивающихся с поверхностью тела. Такие металлы, как железо, никель, алюминий и бериллий, при 450° К имеют упругость пара порядка или менее 10~14 мм рт.ст. (экстраполированные данные), а при 900°К — Ю-10— 10"9 мм рт. ст. и безусловно пригодны в качестве основы для создания космических сплавов, хотя придется считаться с некоторым испарением при повышенных темп-рах, к-рое, может быть, будет ограничивать температурный потолок их применения в большей мере, чем возможная жаропрочность. Большинство тугоплавких металлов (Та, W, Мо и др.) хорошо ведут себя в вакууме даже при очень высоких темп-pax. Исключение представляет хром, легко испаряющийся при темп-pax выше 1500—1700°С. Газовые примеси, естественно, легко испаряются в глубоком вакууме, что сказывается на св-вах металла. Испарение летучих компонентов сплава возможно только при достаточно высоких темп-pax, когда путем диффузии реализуются «атомные перевозки» испаряемого элемента к поверхности. Упругость паров какого-либо элемента в сплаве отлична от значений этой хар-ки для чистого металла. Весьма сложную проблему представляет создание неметаллических материалов для работы в глубоком вакууме. Испарение отд. компонентов делает непригодными в качестве космических материалов многие известные в технике композиции неметаллов того или иного назначения. Нек-рые металлы, как, напр., цинк и кадмий, широко применяемые в технике в качестве защитных покрытий от коррозии в условиях длит, эксплуатации во влажной атмосфере, не обеспечивают работу в глубоком вакууме. При темп-ре 450° К, к-рая может характеризовать условия работы обшивки спутников в космическом пространстве, цинк и кадмий имеют соответственно упругость паров 5-Ю-7 и 10 ~*мм рт. ст., что исключает возможность их применения в качестве космических материалов. Ползучесть и разрушение металлов и сплавов в зависимости от глубины вакуума, температуры и длительности испытания. Процесс разрушения при длит, ползучести у большинства металлов идет путем образования и развития трещин по границам зерен. Усиленное испарение металла с границ зерен в глубоком вакууме ускоряет процесс разрушения, если материал работает при высокой темп-ре. Однако, применяя спец. "легирование, можно существенно затормозить локальное испарение с границ зерен. При эксплуатации материала в области сравнительно низких темп-р в земных условиях, когда не проявляется заметным образом испарение, вакуум может оказаться даже полезным, т. к. окисление под напряжением границ зерен металла (на воздухе) понижает сопротивление отрыву. Большую проблему составляет состояние поверхности изделий, работающих в космическом пространстве, т. к. поверхностный слой металла наиболее подвержен вредным остаточным явлениям после различных технологических операций. Механическая обработка жаропрочных сплавов может явиться источником двух неблагоприятных явлений: растягивающих остаточных напряжений и пластич. деформации в тонком поверхностном слое металла (глубиной 15—20 мк). Остаточные напряжения после механической обработки связаны не только и не столько с неравномерной пластич. деформацией в процессе резания, сколько с неравномерным нагревом изделий во время этой операции; чем меньше теплопроводность металла, тем выше уровень остаточных напряжений после резания. Как и в случае эксплуатации в земных условиях, поверхностный наклеп изделий нежелателен, если темп-pa и длительность работы достаточно велики для протекания диффуз. процессов; для деталей, работающих в области сравнительно низких темп-р, наклеп часто применяется в качестве упрочняющей технологии. Под влиянием пластич. деформации энергия активации процесса диффузии уменьшается в 1,5—2 раза и в поверхностном слое металла при повыш. темп-pax происходит интенсивное достаривание многих гетеро- фазных сплавов, что сокращает срок их эксплуатации. В связи с этим выдвигаются спец. требования к состоянию поверхностного слоя металла. Большой интерес в этом отношении представляет процесс электрополирования на глубину слоя, поврежденного пластич. деформацией. Режим электрополирования должен быть подобран т. о., чтобы не происходило растравливания границ зерен. Для релаксации остаточных напряжений в ряде случаев рекомендуется отжиг изделий в нейтральной среде. Механизм релаксации остаточных напряжений, возникших при резании в поверхностном слое, имеет двоякую природу: остаточные напряжения могут релаксировать при нагреве за счет повыш. диффузионной подвижности атомов в поверхностном слое (что требует сравнительно низкой темп-ры отжига) и путем пластич. деформации или ползучести под влиянием самих остаточных напряжений (что требует более высоких темп-р нагрева). Нагрев под прокатку и ковку целесообразно вести в нейтральной среде, т. к. наличие окисной пленки может привести к понижению жаропрочности в подокисном слое металла, обедненном легирующими элементами, пошедшими на образование окисной пленки. Оксидирование и фосфатирование металлов, приводящие к созданию на поверхности изделий плотных и стабильных в глубоком вакууме пленок, затрудняют процесс испарения. В космическом пространстве состояние невесомости, а также отсутствие аэродинамических сил существенно облегчает работу отдельных элементов конструкции. Конечно, напряженность от действия центробежных сил, напр. во вращающихся дисках, такая же, как и в земных условиях; в этом случае необходима высокая уд. прочность. При взлете с поверхности Земли приходится считаться с большими ускорениями и вибрациями. Ряд отсеков конструкции, в т. ч. кабина космонавта, находится под внутр. давлением, что делает целесообразной проверку материалов на чувствительность к образованию и развитию трещин при плоском напряж. состоянии. Необходимость такого рода испытаний станет особенно очевидной, если учесть, что ряд авиац. катастроф за рубежом, внешне представляющих как бы взрыв фюзеляжа самолета, своей непосредств. причиной имел быстрое развитие трещины усталости под влиянием внутр. давления, создавшего в конструкции большой запас потенциальной упругой энергии. Опасность такого разрушения должна быть учтена при выборе материала и разработке конструкции с учетом возможного проникновения метеорита - через оболочку кабины космонавта.Влияние на материалы глубокого холода. В космич. пространстве темп-ра отдельных элементов конструкции летат. аппаратов может быть ниже —250°, приближаясь к абс. нулю. Поэтому вопросы хладноломкости металлов приобретают огромное практическое значение. Хладноломкость прежде всего связана с чистотой металла в отношении примесей, искажающих кристаллич. решетку, что заставляет предъявлять к космич. материалам особо высокие требования по чистоте металла. Степень чистоты металла по примесям может быть различной в зависимости от «тесноты квартиры», занимаемой ими в кристаллич. решетке с учетом того, что мн. примеси представляют собой не механически вкрапленные включения, а атомы и соединения, взаимодействующие с ион- электронной решеткой осн. металла; нек-рые примеси особенно опасны при расположении их по границам зерен поликристалла и в этом отношении монокристалл должен быть менее хладноломок. «Теснота квартиры» может быть в первом приближении охарактеризована периодом решетки основного металла.Из числа металлов с объемноцентрированной кубич. решеткой ниобий имеет большой период решетки и не обладает хладноломкостью в широком интервале темп-р. Никель, медь и алюминий, имеющие кубич. гранецентрированную решетку, также не относятся к числу хладноломких металлов, однако установлено, что медь под влиянием нейтронного облучения при комнатной темп-ре становится хладноломкой при 78°К — здесь проявляется влияние внедренных в междуузлия собственной решетки атомов меди. Среди гексагональных металлов бериллий имеет самую «тесную квартиру» и он хладноломок даже при ничтожном содержании нек-рых примесей. В случае эксплуатации материалов в области низких темп-р приходится считаться с их более высокой чувствительностью к концентрации напряжений, что особенно имеет место в металлах и сплавах, у к-рых с понижением темп-ры резко возрастает предел текучести, а пластичность понижается.Примеси и укрупнение зерна обычно понижают сопротивление отрыву металла, мало зависящее от темп-ры. Сопротивление пластич. деформации возрастает с понижением темп-ры у тех металлов, к-рые имеют для примесей «тесную квартиру», т. к. термич. сжатие кристаллич. решетки усиливает влияние цримесей. Согласно схеме акад. А. Ф. Иоффе, при той темп-ре, когда предел текучести достигает значения сопротивления отрыву, наступает явление хрупкого разрушения — хладноломкость.Внешнее трение и износ материалов в зависимости от глубины вакуума. С увеличением глубины вакуума теряется эффект смазывающего действия атм. газов и между сухими поверхностями, испытывающими трение, может наступить схватывание металла, являющееся проявлением межатомного взаимодействия. Высокая упругость паров исключает применение мн. смазок, хорошо работающих в земных условиях. Густые смазки с низкой упругостью паров и малой скоростью испарения могут работать огранич. время, если вакуум не очень глубок (10~в мм рт. ст.). Эти особенности трения в глубоком вакууме предъявляют специфич. требования к ряду конструкций и материалам, работающим в космич. пространстве #КосмическиеАппараты #материаловедение