Alumiinium on lenduv metall. Komplekside volatiilsus. Taafeiidi keemilised omadused

Põlemise olemuse järgi jagunevad metallid kahte rühma: lenduvad ja mittelenduvad. Muutuv metallidel on suhteliselt madal faasisiirdetemperatuur, nende sulamistemperatuur on alla 1000 K, keemistemperatuur< 1500 К. К этой группе относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий) и щелочноземельные (магний, кальций). Температуры фазового перехода нелетучих металлов значительно выше Т плав >1000 K ja T bp > 2500 K. Metallide põlemismehhanismi määrab suuresti nende oksiidide olek. Lenduvate metallide sulamistemperatuur on oluliselt madalam nende oksiidide sulamistemperatuurist. Sel juhul on oksiidid üsna poorsed ühendid.

Metalli pinna kiiritamisel see aurustub ja oksüdeerub. Kui NCPRP on saavutatud, süttivad need. Difusioonipõlemistsoon rajatakse pinna lähedale. Tekkivad aurud hajuvad vabalt läbi poorse oksiidkile ja sisenevad põlemistsooni. Metalli keetmine põhjustab oksiidkile perioodilist hävimist, mis intensiivistab põlemist. Põlemissaadused, metallioksiidid, ei haju mitte ainult metalli pinnale, soodustades oksiidkooriku teket, vaid ka ümbritsevasse ruumi, kus kondenseerudes tekivad tahked osakesed valge suitsu kujul. Valge tihe suits on märk lenduvate metallide põlemisest.

U mittelenduv Metallide põlemisel tekib pinnale tihedam oksiidkile, mis haakub hästi metalli pinnale. Selle tulemusena on takistatud metalliauru difusioonikiirus läbi kile ja seetõttu ei suuda suured alumiiniumi ja berülliumi osakesed põleda. Reeglina põlevad mittelenduvad metallid laastude ja aerosoolpulbrite kujul. Nad põlevad ilma tihedat suitsu tekitamata. Metallitolmu põletamisel peaksite teadma omadusi, mis eristavad neid orgaanilise tolmu põletamisest:

1) kui põleva segu koostis (metall-
õhk) kuni stöhhiomeetrilise (a = 1) levimiskiiruseni
leek suureneb;

2) metallitolmude põlemiskiirus on samas suurusjärgus segude põlemisega küllastunud süsivesinikud;

3) metallide põlemine on võimalik mitte ainult oksüdeerivas keskkonnas, vaid ka põlemisproduktides orgaaniline aine, sel juhul toimub põlemine vee ja vesiniku süttimise eksotermilise reaktsiooni tõttu.

2A1 + 3H2O → A12O3 + 3H2 +1389,4 k J/mol,

2A1 + 3CO2 → A12O3 + 3CO + 1345,3 kJ/mol;

4) metallist aerogeel suurendab niisutamisel oma tuleohtlikke omadusi. Kalduvus isesüttimisele. Ja süütamisel tekib temperatuur, mis on kümneid kordi kõrgem kui kuiva õhkvedrustuse põlemisel. Seega näitasid Venemaa föderaalse riikliku institutsiooni VNIIPO EMERCOM testid järgmisi tulemusi:

· katsetamiseks valmistati ette kaks 40-liitrist kolbi tsirkooniumipulbriga. Ühel juhul oli pulber kuiv, teisel korral niiske. Kuiva tsirkooniumi süütamisel kestis põlemine 30 minutit, Tm = 1200 0 C, õhutemperatuur kolvist 40 m kaugusel oli 300 0 C;

· niisutatud tsirkooniumipulbri süütamisel ei kestnud põlemisprotsess üle 5 minuti, leegisamba kõrgus oli umbes 30 m, õhutemperatuur põlemisallikast 40 m kaugusel oli 1300 0 C.

Küsimused enesekontrolliks

1. Kuidas liigitatakse orgaanilisi ja anorgaanilisi THM-e?

2. Millised ühendid kuuluvad komplekssete THM-ide hulka?

3. Kuidas kummid ja termoplastid käituvad kuumutamisel?

4. Kuidas käituvad kuumutamisel puit ja termoreaktiivid?

5. Millised THM-id põlevad heterogeense mehhanismi järgi?

6. Mis on THM tulekaitse tööpõhimõte?

7. Millised soojusülekande meetodid on seotud põlemise levikuga läbi THM?

8. Millistest teguritest sõltub THM põlemiskiirus?

9. Millised on sarnasused vedelike ja THM-ide põlemisel?

10. Mis juhtub, kui puit süttib?

11. Kuidas kulgeb puidu termilise lagunemise (pürolüüsi) protsess?

12. Millise temperatuuri juures lakkab lenduvate ühendite eraldumine ja algab puidu süsiniku jäägi põlemine?

13. Mis on põlev tolm?

14. Mis on aerogeel ja õhkvedrustus?

15. Millised tolmu omadused iseloomustavad aerogeeli ja õhkvedrustuse õhukaitset?

16. Millised on õhkvedrustuse põlemise teooria põhisätted?

17. Millistest parameetritest sõltuvad õhkvedrustuse süttivuspiirid?

18. Kuidas klassifitseeritakse metalle nende põlemise laadi järgi?

19. Millised on lenduvate metallide põlemise tunnused?

20. Millised on mittelenduvate metallide põlemise tunnused?

Ebatavaline tootmine töötati välja endise Lomovski kaevanduse kohas, mitte kaugel Kirovgradist. Siin korraldasid kohaliku hiiglasliku vasesulatuskoja endised spetsialistid alumiiniumisulamitest erinevate toodete tootmist. Täpsemalt – komposiitmaterjalidest.

Lomovkas pole kaevandamist olnud juba kaks aastakümmet vasemaak. See on aga kogu Kirovgradi vasesulatusliku kunagiste toormeallikate pärjast ainuke, millel oli õnn kasulikku eksistentsi jätkata. Tõsi, täiesti uues kvaliteedis. Eelmiste omanike poolt kuidagi mattunud ja väävelhappevoogudest nirisevaid kaevandusi ja töökohti muidugi nende kohalolek enam ei häiri. Kuid osa maapealsetest hoonetest on Composite Materials LLC omand. Renoveerituna toimivad need selle ebatavalise tootmisettevõtte tööstuspaigana.

“Siia, meie tootmis- ja laoruumidesse, pole ükski ajakirjanik oma jalga tõstnud,” naljatab ettevõtte direktor Lev Tšernõi, keda meie hämmastus ilmselgelt lõbustab: puhud tühja metallist katseklaasi, aga tundub, et see on. toru, mille teises otsas on auk. Auku muidugi pole, aga õhk... väljub metallis olevate pooride kaudu.

Selles ettevõttes toodetakse valu abil spetsiaalset materjali - poorset alumiiniumi. Siin valmistatakse sellest filtreid ja summutid, mida kasutatakse nafta- ja gaasitootmises ning keemiaseadmetes, auto-, lennu- ja raudteeseadmetes, üldiselt ja spetsiaalne masinaehitus. Lomovi summutid töötavad edukalt pidurisüsteemid veoautod ja bussid. Rohkem kui kakssada kodu- ja välismaist inseneribürood teavad ja ostavad "uuest" Lomovkast ainulaadseid tooteid. Poorsest alumiiniumist valmistatud tooteid opereerivate organisatsioonide hulgas on OJSC Sibneft, OJSC Kurgankhimmash, OJSC Transpnevmatika, OJSC RAAZ AMO ZIL, OJSC Salavatgidromash, OJSC Pnevmatika ja teised Venemaa ettevõtted, samuti Valgevene ja Kasahstani, Balti vabariikide ja Saksamaa ning Šveitsi ettevõtted ja USA...

Alumiiniumi nimetatakse "lendavaks metalliks". Selles mõttes on poorne alumiinium kahekordselt lenduv. See ei kaalu peaaegu midagi. Võtate töödeldava detaili oma kätesse ja tundub, et see on vahtplastist. Kuid kõige tähtsam on see, et see on turul nõutud. Nagu öeldakse, lendab minema! Nii et selles mõttes on metafoor väga sobiv.

Osalesime paljudel erialanäitustel, külastasime Hannoveris suurimat rahvusvahelist erialanäitust "Valu ja keevitamine". Nii et mitte kusagil, sealhulgas Hannoveris, pole me oma toodetega midagi sarnast näinud,” ütleb Lev Cherny. Ettevõte "Composite Materials" asutati Uurali Polütehnilise Instituudi spetsialistide osalusel täpselt kakskümmend aastat tagasi, perestroika 80ndate ja eelmise sajandi "probleemsete" 90ndate vahetusel. Ent keegi ei teadnud siis, milline on järgmine kümnend ja kui raske on tee unistuseni “oma ettevõttest”. Kütketud julgest ideest korraldada ettevõte enneolematu materjali – odava traadi, metallkeraamika ja võrkmaterjalide analoogi – tootmiseks, lahkus Lev Cherny Kirovgradi tehase metallurgiatöökoja juhi kohalt. Hariduselt, kutselt ja isalt päritud metallurg, kes töötas kogu oma elu pärast sõda NTMK valtsimistehases metoodiliste ahjude kütjana, asus Tšernõi äri juurde, rentides Lomovkal väikese ruumi.

Alguses oli see sisuliselt poorse alumiiniumi valamise tehnoloogia arendamise uurimis- ja tootmiskeskus, mille pakkus välja minu endine kursusekaaslane, USTU-UPI professor, tehnikateaduste doktor Jevgeni Furman, räägib Lev Emelyanovitš. - Kui Lomovski kaevandus lakkas töötamast, saime osta hooneid, leida ja paigaldada ainulaadseid Jaapani ja Tšehhi masinaid, et esimest korda maailma praktikas rakendada oma tehnoloogiat tööstuslikus mastaabis. Teeme tõeliselt ainulaadseid valukodade arendusi ja töötame mürasummutamise küsimustes aktiivselt koostööd ülemaailmsete pneumaatiliste tootjatega.

Väike, neljakümne inimesega tööjõud, kellest enam kui veerand on inseneriharidusega inimesed, toodab originaaltehnoloogiat erinevate vedelike ja gaaside filtreerimismaterjale ja filtreid ning tõhusaid summuteid mistahes tööstuslike pneumaatiliste süsteemide jaoks. Täna toodab Lomovka sellest ainulaadsest läbilaskvast materjalist üle 320 standardsuuruses toote.

Ettevõtte, mis ei kartnud "tsivilisatsiooni kõrvale" asuda, arengu järgmine etapp oli metalli lõikamiseks mõeldud elektrikaareseadmete väljatöötamine ja masstootmise käivitamine. Seejärel - originaalse disainiga kaja- ja tiigli ahjude tootmine. Ja edaspidi... Homme me siiski ei kiirusta, sest nüüd tuleb ettevaatusega planeerida.

Kuigi lõppev aasta oli ettevõtte jaoks juubel, ei saa seda nii lihtsalt üle elada: kriisilained on jõudnud ka siia. Autotööstus "langes" - ja see kajastus kohe tellimuste arvus. Mingil hetkel oli isegi vaja vähendada töönädal ja töötage "kärbitud" graafiku alusel umbes kolm kuud. Aga sisse Uus aasta meeskond siseneb tavapärase elurütmiga. Täpsemalt kolib sisse. Märkimisväärne puudutus: ettevõtte eksisteerimise esimestel aastatel veeti töötajaid Lomovkasse spetsiaalse bussiga. Hiljem vajadus selle järele kadus: tööle hakati tulema oma autoga, mis on ostetud ausa palgaga. Täpselt nii: tööle – linnast väljas. Seal, kus metsaõhk on nii läbipaistev, kus mägijõgi voolab jäise veega, mis maitseb nii halvasti, et ei jõua end purju juua.

Üks õnnetus, rasked haavad maa peal on inetud märgid inimese vastutustundetusest, millega endised omanikud Lomovski kaevandus asus nende seaduslikule vastutusele pinnase taastamise eest. Korraga, olles kaevandustest loobunud ja mitte ainult Lomovkas, unustas Kirovogradi vasesulatushiiglane täielikult vajaduse planeet korda teha, nagu öeldakse. Kummaline maastik kaevandamisjälgede ja tugevate varisemistsoonidega ajab mõnikord segadusse ärikülalised - "uue" Lomovka toodetest huvitatud linnaväliste ja välismaiste ettevõtete esindajad.

Pole juhus, et komposiitmaterjalide ettevõtte juhtkond üritab tootmise arendamisele ja korraliku turunduse rajamisele mõeldes keskkonnakaitsjate ja juristide poole „ulatada“. Tahad või mitte, aga endise kaevanduse territoorium vajab kordategemist. Sest pole õige olla nii hoolimatu oma kodumaa suhtes, millel saab nii palju oma käte ja targa peaga ära teha.

Muide, praegu töötavad Cherny insenerid selle nimel, et luua taas kordumatu muda ja kaevandusreovee töötlemise piloottehas, mis loob lakkamatu ohu Kirovgradi piirkonna keskkonna heaolule. Testitud sorptsioonitehnoloogiat vase, tsingi ja haruldaste metallide kaevandamiseks mudatiikidest ja puistangutest ei õnnestunud leida investoreid. Esitatud tootmise äriplaaniga tutvuti aasta aega piirkonnavalitsuse loodud investeerimisstruktuuris, kuid see lükati tagasi. Ja ometi ei loobunud Cherny sellest mõttest. Tööd muda töötlemise tehases algasid – tänu entusiasmile laenurahata. Õnneks pole Lomovka uutel omanikel selle kapitaliga probleeme.

Zinaida PANSHINA, piirkondlik ajaleht

Lenduvad ühendid on ühendid, mis võivad mõõdukal (alla 700–800 K) temperatuuril aurustuda ja kondenseeruda koostist muutmata. Lenduvuse tunnused: aine sublimatsiooni (sublimatsiooni) võimalus; molekulaarsete ühendite või fragmendi metalli sisaldavate ioonide olemasolu massispektris.

Lenduvad metalliühendid võib jagada mitmeks klassiks:

1) kompleksid monodentaalsete doonorligandidega (halogeniididega);

2) boorhüdriidid;
3) kelaadid (R-diketonaadid ja nende derivaadid, dialküülditiokarbamaadid, kompleksid makrotsükliliste ligandidega);
4) veevabad nitraadid, perkloraadid;

5) kompleksid r-aktseptor-tüüpi ligandidega (tsüklopentadienüülkompleksid);

6) segaligandikompleksid. Siin on DPM dipivaloüülmetaan; HFA - heksafluoroatsetoon; TTA - tenoüültrifluoroatsetoon; TBP - tributüülfosfaat.

Võib märkida, et ühendid, millel on selgelt väljendatud keemilise sideme kovalentne olemus ja metalli formaalselt nulli oksüdatsiooniaste, või näiteks mitmevalentsete metallide ühendid. kõrgeim aste oksüdatsioonid, mille käigus toimub keskse metalliiooni täielik varjestus. Kõige rohkem erinevaid lenduvaid ühendeid iseloomustavad d- ja p-elemendid, kõige vähem rasked leelis- ja leelismuldmetallid. Seega on konkreetse ühendi lenduvusomadused tihedalt seotud selle keemilise struktuuriga. Lenduvaid kompleksühendeid kasutatakse gaasikromatograafias, massispektromeetrilises analüüsis, eraldamiseks ja kontsentreerimiseks sublimatsiooni teel.

Komplekside lahustuvus.

Ainete lahustuvuse määrab moodustumise vabade energiate suhe kristallvõre ja lahendamine. Mõlemad energiad sõltuvad aine struktuurist ja lahusti olemusest. Seega kõrgpolaarsetes lahustites (vees) komplekside lahustuvus üldiselt väheneb järjekorras: laetud » laenguta hüdrofiilsed > laenguta hüdrofoobsed kompleksid. Orgaaniliste mittepolaarsete lahustite lahustuvuse jada on vastupidine.

Laetud komplekside (kaasa arvatud ioonsed assotsiaadid) puhul lahustuvus vees üldiselt suureneb ioonilaengu suurenedes, nt.

väheneb suuruse suurenedes:

Laenguta komplekside puhul sõltub lahustuvus oluliselt hüdrofiilsete ja hüdrofoobsete fragmentide suhtest. Seega on kelaatide hulgas lahustuvus vees reeglina madalam koordinatsiooniga küllastunud ühendite puhul, st nende puhul, mille keskaatomi kõik koordinatsioonikohad on hõivatud kelaativa reagendiga. Näiteks Ni(II), Fe(II), Cu(II), Co(II) komplekside hulgas dimetüülglüoksiimiga (M:L = 1:2) on nikkel(II)dimetüülglüoksimaadi lahustuvus vees oluliselt madalam kui teised. Põhjus on selles, et nikkel moodustab selle reagendiga koordinatiivselt küllastunud lameda ruudu kompleksi koordinatsiooniarvuga = 4 ja koostisega Fe(II), Cu(II), Co(II) - koordinatsiooniga küllastumata oktaeedrilised kompleksid. Kui aga ligandi orgaaniline osa on piisavalt suur, hüdrofoobne ja suudab blokeerida hüdrofiilseid rühmi, võivad koordinatiivselt küllastumata kompleksid olla vees väga vähelahustuvad. Näiteks kahekordselt laetud ioonide enamiku koordinatiivselt küllastumata hüdrofoobsete 8-hüdroksükinolinaatide lahustuvus vees on madalam kui koordinatiivselt küllastunud, kuid hüdrofiilse Cu(II) kompleksi aminoäädikhappega:

Raskete hüdrofoobsete asendajate (kaaluv efekt) sisestamist kelaadi või ioonse assotsieerunud molekuli kasutatakse laialdaselt analüütiline keemia. Seega võimaldab raskete orgaaniliste katioonide kasutamine sadestada isegi suhteliselt lihtsaid anorgaanilisi komplekse ioonsete assotsiaatide kujul. Näiteks lahjendatud lahustest või naftokinoliiniumi katioon sadestub kompleksi kvantitatiivselt. Siiski tuleb meeles pidada, et asendajate – isegi hüdrofoobsete – sisseviimine kelaativate rühmade doonor-aatomite lähedusse võib põhjustada kompleksi moodustumisel steerilisi takistusi ja viia soovimatu tulemuseni. Seega saab metüülrühma põhjustatud steerilise takistuse tõttu Al(III) iooniga kinnituda ainult kaks 2-metüül-8-hüdroksükinoliini (HL) molekuli. Tulemuseks on keeruline koostis, mis on laetud ja vees hästi lahustuv.

Enamiku inimeste jaoks on kõige väärtuslikum aine maa peal kuld. Paljuski on neil õigus, kulla väärtus on kõrge ja see on üks auväärsemaid väärismetalle, kuid seda on raske kõige kallimaks liigitada. Üllataval kombel jääb isegi plaatina alla viiest kõige haruldasemast materjalist, mille eest inimesed on nõus maksma üüratuid summasid.

Mida võib siis nimetada kõige kallimateks aineteks, mida meie planeedil leidub? Nende nimekiri on piiratud ja sisaldab väga haruldasi isendeid, mis selgitab nende maksumust. Kutsume teid tutvuma meie 5 parima nimekirjaga " kõige kallim aine maailmas».

5. koht - Taaffeit - 2,5 - 20 tuhat dollarit grammi kohta

Taafeiidi keemilised omadused:

1. Selle tihedus on 3,61
2. Kõvadus Mohsi skaalal 8.
3. Valem Mg3Al8BeO16.

Esindab haruldast väärtuslikku mineraali lilla värv. See kivi on äärmiselt haruldane, arvatakse, et see on miljon korda haruldasem kui teemant.

Miks on taaffeiti vaja:

Äärmiselt harulduse tõttu kasutatakse seda ainult vääriskivina.

Taaffeiti avastas krahv Richard Taaffe, mistõttu sai see tema nime. Taaffe 1945. aastal märkas peol vääriskivid ebatavalise isendi ja otsustas selle Londonisse uuringutele saata. Kalliskivilaboris leidsid nad, et mineraal erines juba avastatud mineraalidest. Mikrokeemilisi ja röntgendifraktsioonanalüüse kasutades leiti, et selle koostis paikneb krüsoberüüli ja spinelli koostiste vahel. Raua jälgede olemasolu tõttu on mineraal kahvatulilla värvusega.

Taaffeiti maksumus on ligikaudu 2,5 - 20 tuhat dollarit üks grammi või 500–4 tuhat karaadi kohta.

Kallid võivad olla mitte ainult ained, vaid ka nendest valmistatud esemed. Näiteks NSV Liidus oli 1931. aastast pärit üks kalleimaid münte 10 kopikat - kui leiate sellise mündi, teenite rohkem kui 95 tuhat rubla! Ülejäänud tippliikmed saate

4. koht - triitium - 30 miljonit dollarit kilogrammi kohta (30 000 dollarit grammi kohta)

Looduses tekib triitium atmosfääris, kui kosmilise kiirguse osakesed põrkuvad atmosfääri ülemistes kihtides olevate aatomite tuumadega, näiteks lämmastikuga.

Triitiumi keemilised omadused:

1. Lagunemisprotsessi käigus muutub triitium 3He-ks antineutriino (beetalagunemise) ja elektroni emissiooniga.
2. Triitiumi poolväärtusaeg on 12,32 aastat.
3. Elektroni keskmine energia on 5,7 keV ja saadaolev lagunemisenergia on 18,59 keV.

Inglise teadlased Paul Harteck, Marcus Oliphant ja Ernest Rutherford avastasid triitiumi 1934. aastal.

Miks on triitiumi vaja:

seda kasutatakse isevalgustavate väljapääsusiltide loomiseks kontorites, koolides ja kinodes. Seda kasutatakse ka radioaktiivse märgistusainena keemias ja bioloogias, termotuumarelvades termotuumakütuse kujul ja neutronite allikana, geoloogias siiani looduslikes vetes.

Käimas on katsed triitiumil põhinevate ülimadala võimsusega elektrigeneraatorite loomiseks, näiteks autonoomsete andurite või RFID-märgiste toiteks. Generaatori kasutusiga peaks olema ligikaudu 20 aastat.

Tööstuslik triitium tekib aastal tuumareaktorid kiiritamine liitium-6 neutronitega. Ühe kilogrammi triitiumi tootmiseks on vaja kulutada 30 miljonit dollarit.

3. koht - Teemandid - 55 tuhat dollarit tuhandiku kg kohta

Cullinan Diamond – kaalub 621 grammi

Värvitu kivi võib maksta kuni 11 dollarit karaadi kohta, samas kui haruldaste värviliste teemantide hind võib ulatuda 55 000 dollarini.

Teemant on teemant, millele on töötlemise teel antud sobiv erikuju, mis võimaldab võimalikult palju esile tuua selle loomulikku sära.

Teemandi lõike hindamisel on peamine selle kvaliteet ehk see, kui proportsionaalsed ja geomeetriliselt täpsed on servad. Ideaalne lõige on kodeeritud tähega “A”, mis seejärel järjestatakse kvaliteedi kahanevas järjekorras. Teemantide kvaliteedi kõige olulisem näitaja on selgus. See väljendub kividefektide või võõrkehade puudumises või olemasolus.

Värvi järgi võivad teemandid olla:

1. traditsiooniline – need on värvitud, samuti kõik kollase toonid;
2. fancy – need on sinised, roosad, rohelised, sinised teemandid.

Teemanti, mis on täiuslik ja ilma vigadeta, nimetatakse teemandiks. puhas vesi. Teemantide kaalu mõõdetakse karaatides, see tähendab, et 1 karaat on 0,0002 kg.

Miks sa vajad teemanti?

Looduslikke teemante kasutatakse juveelitööstuses kõige sagedamini. Lisaks on teemandi erakordne kõvadus vajalik tööstuslikuks kasutamiseks: seda kasutatakse lõikurite, puurite, nugade ja muude sarnaste toodete valmistamiseks.

Muide, veebisaidi uB iznes.ru toimetajad on teile valmistanud väga huvitava topi - vaadake, milline teemant on kõige kallim.

2. koht – California 252 – 27 miljonit dollarit tuhandiku kg kohta

California on äärmiselt lenduv metall.

California keemilised omadused:

1. Võib eksisteerida ainult kahes polümorfses modifikatsioonis.
2. Temperatuuril alla 600 °C on kuusnurkse võrega α-modifikatsioon stabiilne ja üle 600 °C on stabiilne näokeskse kuupvõrega β-modifikatsioon.
3. Keemistemperatuur on 1227 °C.
4. Sulamistemperatuur on 900 °C.

Miks vajate kaliforniumi:

kaliforniumi isotoobid, kuna selle tootmine on äärmiselt kallis praktilise rakendamise neil pole ühtegi. See loodi ainult üks kord, pärast selle avamist 1950. aastal.

Kalifornium Toodetud kunstlikult California ülikoolis Berkeleys 1950. aastal Seaborgi grupi poolt. Tahked kaliforniumiühendid saadi esmakordselt 1958. aastal – need on 249CfOCl ja 249Cf2O3. Kokku on teada 17 kaliforniumi isotoopi.

California-251 leidub Chingiz Abdullajevi raamatus “Lagunemise sümbolid”, kus seda esitletakse miniatuuri elemendina aatompomm. Sageli võite leida viiteid "California kuulidele", mis esindavad ülikompaktseid tuumalõhkepäid. Enamasti on sellise teabe allikat võimatu jälgida või osutub märkus naljaks. See artikkel ilmus 2004. aastal ajakirjas Popular Mechanics kui aprillinalja.

Californiat peetakse üheks kõige kallimaks materjaliks meie planeedil. 252Cf isotoobi hind ulatub 500 miljoni USA dollarini kilogrammi kohta.

1. koht – Antiaine – 62,5 triljonit dollarit grammi kohta

Miks seda materjali vaja on:

Tulevikus võiks antiainet teoreetiliselt kasutada kütusena, mis võimaldab kosmoselaevu teistele planeetidele toimetada.

Kui suudame luua tehnoloogiaid, mis suudavad toota ja säilitada antiainet, on see läbimurre. Võimalik on luua kompaktne pomm, mis hävitab terve planeedi või reaktori, mis suudab rahuldada kõigi kontinentide energiavajadusi.

Selle tootmine nõuab aga uskumatult kalli tehnoloogia kasutamist. Näiteks vaid tuhande kilogrammi loomiseks peaks kogu maailm töötama terve aasta. Kogu maailma SKT on 65 triljonit. dollarit. Nõus, väga kallis materjal.

Video - maailma kallid ained:

Tehnikateaduste kandidaat A. ŽIRNOV, VIAM-i peadirektori asetäitja.

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Kaheksamootoriline hiiglane ANT-20 ("Maxim Gorky") ehitati nagu paljud 30ndate alguse metallist lennukid gofreeritud alumiiniumist.

Traditsioonilise D-16 sulami kasutamisel osutus reisilennuk Tu-154 liiga raskeks.

Lennuki MiG-29 keevitatud kere on valmistatud 1420 alumiiniumi-liitiumi sulamist.

Tänapäevaste transpordi- ja reisilennukite massiivsed ja väga olulised osad OKB im. S.V. Ilyushin on valmistatud titaanisulamist VT-22. Fotol: IL-76.

Teras ja alumiinium, titaan ja plast, liimid ja puit, klaas ja kumm – ilma nende materjalideta ei lenda ükski lennuk. Kõik need töötati välja või testiti VIAM-is

Iga reaktiivmootori turbiini laba sisaldab kõige arenenumat metallurgiatehnoloogiat. Ühe monokristallilise tera maksumus on võrreldav kalli auto hinnaga

Testimiskeskus on VIAMi "väike teaduste akadeemia". Kas metalli väsimus ähvardab lennukit hävitada? Kuidas leida metallist peidetud defekte? Millised omadused sellel on? uus materjal? Testimiskeskuse töötajad saavad sellest kõigest aru

Kätemaadlus kui viis teadusvaidluse lahendamiseks ehk Kuidas N. S. Hruštšov Ameerikasse lendas

- "Vananenud" materjal ei tähenda "vana"

Kuidas nad lõikasid "Buranile" kasuka

Kokkupuutest kõrged temperatuurid turbiini labad on kaitstud plasmaga

Mida arenenum on lennuk, seda rohkem sisaldab see mittemetallilisi materjale. Lennukid on juba konstrueeritud, kaks kolmandikku moodustavad komposiitmaterjalid ja plastid

Hommikul laborant, õhtul üliõpilane. Ja seda kõike kodust laborist lahkumata. Kui riik spetsialiste ei koolita, tuleb neid koolitada kohapeal

Korrosioon on iga metalli vaenlane. Isegi roostevaba teras roostetab. Kuidas ravida "Töölise ja kolhoosinaise" kehal tekkinud haavandeid?

Saate midagi kokku liimida. Kõik, mida vajate, on õige liim. Taevas lendavad kokku liimitud lennukid ja need pole lastemudelid, vaid suured transpordilennukid.

Meie lennunduse esimesed sammud on seotud välismaiste lennukite ostmisega. Need olid enamasti puidust, kere ja tiivad olid kaetud kangaga. Muidugi ei suutnud sellised "riidest" lennukid taluda märkimisväärset kiirust ja temperatuuri, vaja oli muid materjale, peamiselt metalli.

Alumiiniumist lennukite ehitamise idee sai alguse Saksamaalt. Seal ilmusid esimesed spetsiaalselt lennukite jaoks välja töötatud sulamid. Neid nimetati duralumiiniumiks. Sarnane sulam loodi meie riigis 20ndate keskel. See sai klassi D-1 - alumiiniumi sulam vase ja väikese koguse magneesiumiga.

1932. aastal töötas akadeemik A. A. Bochvar välja alumiiniumsulamite ümberkristallimise teooria, mis oli aluseks kergsulamite loomisele. Selleks ajaks oli riigil tootmisbaas: esimene alumiiniumitehas "Kolchugalumin" (asub Vladimiri oblastis Kolchugino külas) tootis siledaid ja gofreeritud tehnilise alumiiniumi lehti - see on alumiinium, millele on lisatud mangaani ja magneesiumi. Selline alumiinium oli piisavalt tugev, plastiline ja seetõttu kasutati seda kere katmiseks lennukid.

Uute kiirlennukite materjal pidi aga olema hoopis teistsuguse kvaliteediga. Ja mõne aja pärast töötasid nad VIAM-i alumiiniumsulamite laboris (loodi samaaegselt instituudi avamisega 1932. aastal) sulami D-16, mida kasutati lennukiehituses peaaegu 80ndate keskpaigani. See on alumiiniumipõhine sulam, mis sisaldab 4-4,5% vaske, umbes 1,5% magneesiumi ja 0,6% mangaani. Sellest sai valmistada peaaegu igasuguseid lennukiosi: nahka, toitekomplekti, tiiba.

Kuid lennukiirused ja kõrgused tõusid. Nõuti ülitugevaid sulameid. 50. aastate keskel töötas alumiiniumsulamite laboratooriumi juht akadeemik I. N. Fridlyander koos kolleegide V. A. Livanovi ja E. I. Kutaitsevaga välja kõrgtugevate sulamite legeerimise teooria. Tsingi ja magneesiumi lisamine alumiinium-vasksüsteemi võimaldas oluliselt suurendada materjali tugevust. Nii tekkis sulam V-95, mille tugevus on 550-580 MPa (~ 5500-5800 kgf/cm2) ja samas hea plastilisus. Sellel oli üks viga: ebapiisav korrosioonikindlus, mis aga kõrvaldati kaheastmelise kunstliku vananemisega.

Uus sulam ei pälvinud kohe lennukitootjate tunnustust. Sel ajal lõi A. N. Tupolev uut reisilennukit Tu-154. Projekt ei sobinud määratud kaaluomadustega ja siis helistas peadisainer ise Friedlanderile, paludes abi, millele ta muidugi soovitas kasutada uut sulamit. Projekt uus autoümber töödeldud. Alloy B-95 leidis oma koha tiiva ülemise pinna jaoks ning seda kasutati pressitud paneelide ja nööride valmistamiseks, vähendades oluliselt lennuki kaalu. Sarnased uuringud viidi paralleelselt läbi ka USA-s. Seal tekkisid seeria 7000 sulamid, eriti sulam 7075 - meie sulami täielik analoog.

Lennuki tiiva koormused on ebavõrdsed. Kui tiiva ülaosa töötab peamiselt kokkusurumisel, siis alumine osa töötab pinges. Seetõttu valmistati see ikkagi D-16 duralumiiniumist, millel on suurem elastsus ja väsimuslävi. Kuid seda sulamit on ka valuplokkide valamisel tekkinud lisandite puhtuse suurenemise tõttu tõsiselt modifitseeritud. Tehnoloogilised täiustused olid nii olulised, et ilmus praktiliselt uus materjal - sulam 1163, mida nüüd kasutatakse edukalt tiiva alumises kihis ja kogu keres.

Lennukite tööea pikendamine on alati olnud ja jääb ülesandeks number üks. Materjalide veelgi suurema töökindluse ja vastupidavuse saate saavutada metalli struktuuri muutmisega - "tera lihvimisega". Selleks hakati sulamitesse viima väikestes kogustes (kuni 0,1%) tsirkooniumi. Metalli tera suurus on tõepoolest järsult vähenenud ja kasutusiga pikenenud. Samal ajal loodi spetsiaalsed sepissulamid, mis olid ette nähtud reisilennukite kõige kriitilisemate, jõudu kandvate konstruktsioonide jaoks. Nii töötati välja sulam 1933, mis on oma parameetrite poolest välismaistest analoogidest parem. Sellest valmistatakse jõukomplekti osad ja raamid. Euroopa lennukit tootva ettevõtte Airbus spetsialistid katsetasid uut materjali ja otsustasid seda kasutada oma A-318 ja A-319 seeria lennukites.

Kahjuks on väga kasuliku koostöö protsess peatatud. Põhjus on selles, et kahe peamise Venemaa alumiiniumtoodete tootja – Samara ja Belokalitvenski metallurgiatehase – aktsiad ostis välja Ameerika ettevõte ALKO. Märkimisväärne osa ettevõtete seadmetest on demonteeritud, tehnoloogiline ahel on katkenud, kvalifitseeritud personal läksid oma teed ja tootmine lakkas. Nüüd toodavad need ettevõtted peamiselt fooliumit, mida kasutatakse toidupurkide ja -pakendite tootmiseks...

Ja kuigi praegu, läbi Venemaa valitsus Firma "ALCOA-RUS" (nüüd nimetatakse seda nii), VIAM ja lennundusdisainibüroode vahel on saavutatud kokkulepped meie lennutööstusele nii vajalike materjalide tootmise taastamiseks, taastamisprotsess on üliaeglane ja valulik.

VIAMist sai madala tihedusega sulamite seeria asutaja. See on absoluutselt uus klass liitiumi sisaldavad materjalid. Esimese sellise sulami lõi akadeemik I. N. Fridlyander ja tema õpilased 60ndatel – veerand sajandit varem kui mujal maailmas. Tema praktiline kasutamine Alguses oli see siiski piiratud: selline aktiivne element nagu liitium nõuab erilisi sulatustingimusi. Esimene tööstuslik alumiinium-liitiumisulam (klass 1420) loodi alumiinium-magneesiumi süsteemi alusel, millele oli lisatud 2% liitiumi. Seda kasutati A. S. Yakovlevi projekteerimisbüroos vertikaalsete õhkutõusvate lennukite ehitamisel kandjapõhise lennunduse jaoks - just selliste konstruktsioonide puhul on kaalu kokkuhoid oluline eriline tähendus. Jak-38 on kasutusel tänaseni ja sulamile pole kurta. Enamgi veel. Selgus, et sellest sulamist valmistatud osad on suurenenud korrosioonikindlus, kuigi alumiiniumi-magneesiumi sulamid ise on korrosioonile vähe vastuvõtlikud.

Alloy 1420 saab keevitada. Seda omadust kasutati MiG-29M lennuki loomisel. Lennuki esimeste prototüüpide ehitamisel saavutatud kaalutõus sulami tiheduse vähenemise ja suure hulga polt- ja neetliidete kõrvaldamise tõttu ulatus 24%-ni!

Praegu on Airbusi spetsialistid väga huvitatud selle sulami modifikatsioonist - sulamist 1424. Koblenzi linnas (Saksamaa) asuvas tehases rulliti sulamist välja laiad 8 m pikkused lehed, millest valmistati kere täissuuruses konstruktsioonielemendid. Samast materjalist jäigastajad keevitati laseriga ning elemendid ühendati omavahel hõõrdekeevitusega, misjärel saadeti need Prantsusmaale kestvuskatsetele. Vaatamata asjaolule, et mõned osad olid tahtlikult kahjustatud (jõudluse hindamiseks äärmuslik olukord), pärast 70 tuhat laadimistsüklit säilitas konstruktsioon täielikult oma tööomadused.

Teine VIAM-is loodud liitiumisulam on 1441. Selle oma peamine omadus asjaolu, et seda saab kasutada 0,3 mm paksuste rullvaltslehtede valmistamiseks, säilitades samal ajal kõrge tugevusomadused. Berievi disainibüroo kasutas sulamit oma Be-103 vesilennuki naha valmistamiseks. Seda väikest, vaid neljale inimesele mõeldud autot, mille paksus on 0,5–0,7 mm, toodab Komsomolskis Amuuri-äärses tehas. Selle kaal on 10% väiksem kui sarnastel traditsioonilistest materjalidest mudelitel. Ameeriklased on juba ostnud partii selliseid lennukeid.

Õhukesed, kuid tugevad valtstooted on vajalikud hiljuti esile kerkinud uue materjaliklassi loomiseks - lamineeritud alumiiniumist klaaskiudplastid, mida Venemaal nimetatakse "sial" ja välismaal - "glair". Materjal on mitmekihiline struktuur: vahelduvad alumiinium- ja klaaskiudkihid. Sellel on monoliitsete ees palju eeliseid. Esiteks saab klaaskiudu tugevdada tehiskiududega, suurendades selle tugevust kolmandiku võrra. Kuid peamine eelis on see, et kui konstruktsiooni tekib pragu, kasvab see suurusjärku aeglasemalt kui monoliitsete materjalide puhul. Just seepärast huvitasid siaalid ehk glarid ennekõike lennukitootjaid. Valmistatud sellest materjalist esimest korda ülemine osa Airbus A-380 kere nahk kõige kriitilisemates kohtades - tiiva ees ja tiiva järel. Elukatsed on näidanud, et sellises materjalis pragu töökoormuse korral praktiliselt ei kasva. Seetõttu saab pimestusi kasutada tõkketõkenditena, et vältida pragude teket vahetükkide kujul kere ülemistes kestades, kus on vaja eriti suurt töökindlust ja pikka kasutusiga.

Titaanil, nagu alumiiniumil, on samuti õigus nimetada taevaseks või tiivuliseks. Titaanisulamite labor loodi instituudi juurde 1951. aastal. Selle asutaja professor S.G. Glazunov leiutas masina titaani valamiseks ja tegelikult lõi esimese titaanisulami. Teine sarnane installatsioon ehitati VIAM in abiga Üleliiduline Instituut kergsulamid (VILS) ja seejärel koos rakendasime väljatöötatud tehnoloogilised protsessid Verkhnyaya Salda metallurgiatehases, mis on praegu riigi peamine titaantoodete tootja. IN nõukogude aeg Tehas tootis selliseid tooteid üle 100 tuhande tonni. Pärast NSV Liidu lagunemist vähenes tootmine mitu korda. Tehase uus direktor V. V. Tyutyukhin pidi olukorra parandamiseks tegema tohutuid jõupingutusi. Pärast toodangu järsku langust hakkas tehas taastuma. Nüüd on titaantoodete toodang 25 tuhat tonni aastas. Suurem osa sellest (umbes 80%) tarnitakse välismaale juhtivate lennukitootmisettevõtete tellimusel. Seoses lennukitööstuse elavnemisega Venemaal tekkis tungiv vajadus alternatiivse tootmise loomiseks. Hiiglasele pole tulus, et tehas peab tootma väikeseid partiisid tooteid. Venemaa lennukitootjate tellimused on endiselt väikesed - 3-5 tonni ning tootmistsükkel on väga pikk ja ulatub aastani. Sellist tootmist saab luua VIAM, VILS ja Stupino metallurgiatehase baasil, kus tegelikult töödeldakse Verkhnaja Saldast saadud valuplokke.

VIAM on loonud üle viiekümne titaanisulami erinevatel eesmärkidel, millest umbes kolmkümmend on tänapäeval seeriaviisiliselt kasutusel. Nüüd jääb titaanisulamite osakaal lennukis olenevalt selle tüübist ja otstarbest vahemikku 4-10-12%. Il-76 ja Il-86 keevitatud šassii tootmiseks on kasutatud ülitugevaid titaanisulameid, nagu VT-22, enam kui veerand sajandit. Neid keerulisi massiivseid osi hakati läänes titaanist valmistama alles nüüd. Raketitehnoloogias on titaani osatähtsus palju suurem - kuni 30%.

VIAM-is loodud kõrgtehnoloogilised sulamid VT-32 ja VT-35 on lõõmutatud olekus väga plastilised. Nendega saab vormida keerulisi osi, mis pärast kunstlikku vanandamist omandavad ülimalt suure tugevuse. Kui Tupolevi projekteerimisbüroos 1970. aastate alguses loodi strateegiline pommitaja Tu-160, ehitati Moskva tehases "Experience" spetsiaalne töökoda titaanist keskosa osade tootmiseks. Need lennukid lendavad tänaseni, kuigi Venemaal on neist alles vaid üks eskadrill.

Täna seisab VIAM silmitsi ülesandega luua titaanisulamid, mis töötavad töökindlalt temperatuuril 700-750 o C. Kahjuks on kõik traditsiooniliste sulamite loomisel kasutatud metallurgilised võimalused juba realiseerunud. Vaja on uusi lähenemisviise. Selles suunas tehakse laboris uuringuid titaanil - alumiiniumil põhinevate nn intermetalliliste ühendite loomisel.

Alumiiniumi-berülliumi sulameid (neid nimetatakse ABM-ks) on meie ettevõttes uuritud ja loodud 27 aastat. Esimese sellist sulamit kasutanud lennuki ehitas disainer P.V.

ABM-sulamid on teiste alumiiniumisulamitega võrreldes soodsamad nende suurema väsimustugevuse ja ainulaadse akustilise vastupidavuse poolest. Nüüd on nad leidnud rakendust kosmoselaevade keevitatud konstruktsioonides, sealhulgas tuntud planeetidevaheliste jaamade sarjas "VENERA".

Huvitav on ka berüllium ise, mille elastsusmoodul on 30-40% kõrgem kui kõrgtugevatel terastel ning soojuspaisumistegurid on lähedased, mis võimaldas seda kasutada güroskoobides.

VIAM on välja töötanud tehnoloogia õhukese vaakumtiheda fooliumi ning sellest ketaste ja plaatide valmistamiseks. Välja on töötatud tehnoloogia sellise fooliumi jootmiseks teiste konstruktsioonimaterjalidega ning mõlema jaoks on loodud röntgenmasina komponentide masstootmine. Venemaa ettevõtted ja välismaistele ettevõtetele.

Teine meie filiaal korraldati Volga piirkonnas 1980. aastate alguses Uljanovski suurima lennukitehase loomise ajal, mis tootis lennundushiiglasi - Ruslaneid ja Mriyasid. Nende lennukite tehnoloogiliseks toetamiseks loodi spetsiaalne labor.

Selle üheks ülesandeks on komposiitmaterjalide kasutuselevõtt lennukiehituses. See on lennukitootmise lähitulevik. Näiteks kahe aasta pärast väljalaskmiseks valmistuv Boeing 787 hakkab koosnema 55-60% ulatuses komposiitmaterjalidest. Kogu lennuki kere: kere, tiib, saba – on ehitatud komposiitmaterjalidest – süsinikkiust. Alumiiniumi osakaalu vähendatakse 15%-ni. Süsinikkiuga tugevdatud plast on lennukitootjate jaoks äärmiselt atraktiivne materjal. Neil on suur eritugevus, väike kaal ja üsna korralikud ressursiomadused. Pragude tekkimisest tingitud hävimisoht väheneb suurusjärkude võrra. Kuigi loomulikult on nende materjalidega seoses mitmeid küsimusi, mis pole veel lahendatud. Leiti näiteks, et süsinikkiudplasti kokkupuutepunktis alumiiniumiga tekib galvaanilise paari tekkimise tõttu korrosioon. Seetõttu tuli sellistes kohtades alumiinium asendada titaaniga.

Uljanovski filiaali loomisel ei olnud komposiitmaterjalide osakaal kodumaiste lennukite disainis kuigi suur. Sellest hoolimata hakkasime tasapisi koolitama tehnolooge ja töölisi... Siis alustasime rasked ajad, kogu taim oli sulgemise äärel, kuid oks jäi ellu. Tootmine taastati järk-järgult ja kuigi see on endiselt pooleldi koi, on Tu-204-le mitu tellimust, ruslanide tootmiseks on tellimusi Saksamaalt. See tähendab, et meie laboril on tegevusvaldkond olemas.

Uljanovski filiaali teine töövaldkond on spetsiaalsed erosiooni- ja korrosioonikindlad pinnakatted.

Kui metallorgaanilised vedelikud lagunevad vaakumis, tekivad pindadele kroomi ja kroomkarbiidide katted. Protsessi reguleerimisega on võimalik saada katteid, mis sisaldavad nende komponentide mis tahes vahekorras - puhtast kroomist kuni puhaste karbiidideni. Kroomkatte kõvadus on 900-1000 MPa, karbiidkate on kaks korda kõrgem - umbes 2000 MPa. Kuid mida kõrgem on kõvadus, seda suurem on haprus. Nende äärmuste vahelt leitakse igal üksikjuhul see, mida otsitakse.

Teine võimalus soovitud tulemuste saavutamiseks on nanotehnoloogia. Metallkarbiidide ja oksiidide nanoosakesed, mille suurus on vahemikus 50–200 nm, viiakse galvaanilise kroomi sisaldavatesse vannidesse. Protsessi tipphetk on see, et need osakesed ise ei sisaldu kattekihis. Need suurendavad ainult ladestunud komponendi aktiivsust, loovad täiendavaid kristallisatsioonikeskusi, mis muudab katte tihedamaks, korrosioonikindlamaks ja omab paremaid erosioonivastaseid omadusi.

Ja lõpetuseks veel ühest asjast ainulaadne kvaliteet Instituut: NSV Liidus oli hea süsteem, mis tagas usaldusväärselt ettevõtte lõpptoote kvaliteedi. VIAM-is on see süsteem säilinud tänapäevani. Kui disainibüroo või eraettevõte ostab toote, eelistavad nad selle enne kasutamist VIAM-ile testimiseks esitada. Nad usaldavad meid endiselt.

Vaadake samateemalist numbrit