L'aluminium est un métal volatil. Métaux et alliages ailés. Questions pour la maîtrise de soi

Selon la nature de la combustion des métaux, ils sont divisés en deux groupes : volatils et non volatils. Les métaux volatils ont des températures de transition de phase relativement basses - le point de fusion est inférieur à 1000 K, le point d'ébullition ne dépasse pas 1500 K. Ce groupe comprend les métaux alcalins (lithium, sodium, potassium, etc.) et les métaux alcalino-terreux (magnésium, calcium ). Les températures de transition de phase des métaux non volatils sont beaucoup plus élevées. Le point de fusion est généralement supérieur à 1000 K et le point d'ébullition est supérieur à 2500 K (tableau 1).

Le mécanisme de combustion des métaux est largement déterminé par l'état de leur oxyde. Le point de fusion des métaux volatils est bien inférieur au point de fusion de leurs oxydes. Dans ce cas, ces dernières sont des formations plutôt poreuses.

Lorsque la source d'inflammation est amenée à la surface du métal, elle s'évapore et s'oxyde. Lorsque la concentration de vapeur est égale à la limite inférieure de concentration, elles s'enflamment. La zone de combustion par diffusion est établie près de la surface, une grande partie de la chaleur est transférée au métal et il est chauffé au point d'ébullition. Les vapeurs résultantes, diffusant librement à travers le film d'oxyde poreux, pénètrent dans la zone de combustion. L'ébullition du métal provoque la destruction périodique du film d'oxyde, ce qui intensifie la combustion. Les produits de combustion (oxydes métalliques) diffusent non seulement à la surface du métal, contribuant à la formation d'une croûte d'oxyde, mais également dans l'espace environnant, où, en se condensant, ils forment des particules solides sous forme de fumée blanche. La formation de fumée blanche dense est un signe visuel de la combustion de métaux volatils.

Tableau 1

	Chimique		Température fusion, K		Température bouillant, K
non volatile

Dans les métaux non volatils avec des températures de transition de phase élevées, lors de la combustion, un film d'oxyde très dense se forme à la surface, qui adhère bien à la surface du métal. En conséquence, la vitesse de diffusion de la vapeur métallique à travers le film est fortement réduite et les grosses particules, telles que l'aluminium et le béryllium, ne peuvent pas brûler. En règle générale, les incendies de ces métaux se produisent lorsqu'ils se présentent sous forme de copeaux, de poudres et d'aérosols. Leur combustion se produit sans formation de fumée dense. La formation d'un film d'oxyde dense sur la surface métallique conduit à l'explosion des particules. Ce phénomène est surtout observé lorsqu'une particule se déplace dans un milieu oxydant à haute température ; il est associé à l'accumulation de vapeurs métalliques sous le film d'oxyde, suivie de sa rupture brutale. Ceci, bien sûr, conduit à une forte intensification de la combustion.

Les principaux paramètres de leur combustion sont le temps d'allumage et de combustion. De la théorie de la combustion par diffusion, il résulte que le temps de combustion d'une particule métallique t g est proportionnel au carré de son diamètre d o . Les données expérimentales montrent que la dépendance réelle est quelque peu différente de la dépendance théorique. Ainsi, pour l'aluminium t g ~d o 1,5÷1,8, le magnésium t g ~d o 2,6 et pour le titane t g ~d o 1,59.

L'augmentation de la concentration d'oxygène dans l'atmosphère intensifie la combustion du métal. Des particules d'aluminium d'un diamètre de (53 ÷ 66) 10 -3 mm dans une atmosphère contenant 23 % d'oxygène brûlent en 12,7 10 -3 s, et avec une augmentation de la concentration de l'agent oxydant à 60 % - en 4,5 10 - 3 s.

Cependant, pour les calculs d'ingénierie incendie, ce n'est pas le temps de combustion d'une particule métallique qui présente un grand intérêt, mais la vitesse de propagation de la flamme le long du flux d'une suspension de particules métalliques dans un comburant. Le tableau 2 présente les données expérimentales sur la vitesse de propagation de la flamme et le taux de combustion massique d'une suspension de particules de diamètres inférieurs à 10 -2 mm et 3·10 -2 mm d'aluminium dans l'air à différents taux d'excès d'air.

Tableau 2

teneur en aluminium,	Rapport d'excès d'air	Vitesse de propagation de la flamme, m/s		Taux d'épuisement massique, kg/(m 2 s)
		ré< 10 -2 millimètres	ré< 3 10 -2 millimètres	ré< 10 -2 millimètres	ré< 3 10 -2 millimètres

L'analyse des données du tableau 2 nous permet de tirer les conclusions suivantes.

1. À mesure que la taille des particules de combustible dans l'air augmente, la vitesse de propagation de la flamme diminue.

2. Lorsque la composition du mélange combustible (métal-air) se rapproche de la stoechiométrique (α=1), la vitesse de propagation de la flamme augmente.

3. La vitesse de combustion d'une suspension de particules métalliques dans l'air est du même ordre que la vitesse normale de propagation de la flamme à travers des mélanges stoechiométriques d'hydrocarbures saturés dans l'air - 0,4 m/s (tableau 2).

La combustion des métaux est possible non seulement dans un environnement oxydant, mais également dans les produits de combustion de substances organiques. Dans ce cas, la combustion se produit en raison de la réaction exothermique de réduction de l'eau en hydrogène et du dioxyde de carbone en son oxyde selon la réaction :

2Al + 3H 2 0 \u003d Al 2 O 3 + ZH 2 + 1389,4 kJ / mol;

2Al + 3CO 2 \u003d Al 2 O 3 + 3CO + 1345,3 kJ / mol.

Candidat des Sciences Techniques A. ZHIRNOV, Député PDG VIAM.

Science et vie // Illustrations

Science et vie // Illustrations

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Lors de l'utilisation de l'alliage D-16 traditionnel, l'avion de passagers Tu-154 s'est avéré trop lourd.

Le corps soudé de l'avion MiG-29 est en alliage aluminium-lithium 1420.

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Les premiers pas de notre aviation sont liés à l'achat d'avions étrangers. Ils étaient pour la plupart en bois, le fuselage et les ailes étaient recouverts de tissu. Bien entendu, de tels avions "en tissu" ne pouvaient pas supporter des charges de vitesse et de température importantes, d'autres matériaux étaient nécessaires, principalement du métal.

L'idée de construire des avions en aluminium est née en Allemagne. Les premiers alliages conçus spécifiquement pour les avions y sont apparus. Ils s'appelaient les duralumins. Un alliage similaire a été créé dans notre pays au milieu des années 20. Il a reçu la marque D-1 - un alliage d'aluminium avec du cuivre et une petite quantité de magnésium.

En 1932, l'académicien A. A. Bochvar a développé la théorie de la recristallisation des alliages d'aluminium, qui a servi de base à la création d'alliages légers. À cette époque, il y avait une base de production dans le pays: la première usine d'aluminium "Kolchugaluminy" (située dans le village de Kolchugino, région de Vladimir) produisait des feuilles lisses et ondulées d'aluminium technique - c'est de l'aluminium avec de petites additions de manganèse et de magnésium . Cet aluminium avait une résistance suffisante, était ductile et était donc utilisé pour le gainage des fuselages des avions.

Cependant, le matériau du nouvel avion à grande vitesse devait avoir des qualités complètement différentes. Et quelque temps plus tard, dans le laboratoire d'alliages d'aluminium du VIAM (créé simultanément avec l'ouverture de l'institut en 1932), l'alliage D-16 a été développé, qui a été utilisé dans la construction aéronautique presque jusqu'au milieu des années 80. C'est un alliage à base d'aluminium avec une teneur de 4 à 4,5 % de cuivre, environ 1,5 % de magnésium et 0,6 % de manganèse. Presque toutes les pièces d'avion pourraient en être fabriquées: peau, groupe motopropulseur, aile.

Mais la vitesse et l'altitude des vols ont augmenté. Des alliages à haute résistance étaient nécessaires. Au milieu des années 1950, l'académicien I. N. Fridlyander, qui dirigeait le laboratoire des alliages d'aluminium, avec ses collègues V. A. Livanov et E. I. Kutaytseva, a développé la théorie de l'alliage d'alliages à haute résistance. L'introduction de zinc et de magnésium dans le système aluminium-cuivre a permis d'augmenter fortement la résistance du matériau. C'est ainsi qu'est apparu l'alliage V-95, qui a une résistance de 550-580 MPa (~ 5500-5800 kgf / cm 2) et en même temps une bonne ductilité. Il avait un défaut: une résistance à la corrosion insuffisante, qui a cependant été éliminée par un vieillissement artificiel en deux étapes.

Le nouvel alliage n'a pas été immédiatement reconnu par les avionneurs. A cette époque, A. N. Tupolev a créé un nouveau paquebot Tu-154. Le projet ne correspondait en aucune façon aux caractéristiques de poids spécifiées, puis concepteur général il a appelé Friedlander lui-même, demandant de l'aide, à laquelle il a bien sûr proposé d'utiliser un nouvel alliage. Le projet de la nouvelle voiture a été retravaillé. L'alliage B-95 a trouvé son chemin dans la surface supérieure de l'aile, et des panneaux moulés et des longerons en ont été fabriqués, réduisant considérablement le poids de l'avion. Des études similaires se déroulaient parallèlement aux États-Unis. Des alliages de la série 7000 y sont apparus, en particulier l'alliage 7075 est un analogue complet de notre alliage.

Les charges subies par une aile d'avion sont inégales. Si le haut de l'aile travaille principalement en compression, alors le bas travaille en traction. Par conséquent, il était toujours fabriqué à partir de duralumin D-16, qui a un seuil de ductilité et de fatigue plus élevé. Mais même cet alliage a subi une sérieuse modification en augmentant la pureté des impuretés lors de la coulée des lingots. Les améliorations technologiques ont été si importantes qu'un nouveau matériau est apparu - l'alliage 1163, qui est actuellement utilisé avec succès dans les revêtements inférieurs des ailes et dans l'ensemble du fuselage.

L'augmentation de la durée de vie opérationnelle des avions a toujours été et reste la tâche numéro un. Il est possible d'obtenir une fiabilité et une durabilité encore plus grandes des matériaux en modifiant la structure du métal - "meuler le grain". Pour cela, de petites quantités (jusqu'à 0,1%) de zirconium ont été introduites dans les alliages. La taille des grains du métal a vraiment fortement diminué, la ressource a augmenté. Dans le même temps, des alliages spéciaux de forgeage ont été créés, conçus pour les structures porteuses les plus critiques des chemises. C'est ainsi qu'a été développé l'alliage de 1933, supérieur dans ses paramètres à analogues étrangers. Des parties du groupe motopropulseur et des cadres en sont fabriqués. Des experts du constructeur aéronautique européen Airbus ont testé le nouveau matériau et ont décidé de l'utiliser dans leurs avions des séries A-318 et A-319.

Malheureusement, le processus de coopération très bénéfique a été suspendu. La raison en est que les parts des deux principaux producteurs russes de produits en aluminium - les usines métallurgiques de Samara et Belokalitvensky - ont été rachetées par la société américaine ALKO. Une partie importante de l'équipement des entreprises a été démantelée, la chaîne technologique a été rompue, le personnel qualifié s'est dispersé et la production a effectivement cessé. Aujourd'hui, ces entreprises produisent principalement du papier d'aluminium, qui est utilisé pour la fabrication de boîtes de conserve et d'emballages alimentaires ...

Et bien qu'actuellement, à travers Gouvernement russe entre la société "ALCOA-RUS" (elle s'appelle désormais ainsi), VIAM et les bureaux d'études aéronautiques, des accords ont été conclus sur la reprise de la production de matériaux si nécessaires à notre industrie aéronautique, le processus de reprise est extrêmement lent et douloureux.

VIAM est devenu l'ancêtre d'une série d'alliages à faible densité. Il s'agit d'une toute nouvelle classe de matériaux contenant du lithium. Le premier alliage de ce type a été créé par l'académicien I. N. Fridlyander avec ses étudiants dans les années 60 - un quart de siècle plus tôt que partout ailleurs dans le monde. Son utilisation pratique était cependant initialement limitée : un élément aussi actif que le lithium nécessite des conditions de fusion particulières. Le premier alliage aluminium-lithium industriel (son grade 1420) a été créé sur la base du système aluminium-magnésium avec l'ajout de 2% de lithium. Il a été utilisé dans le bureau d'études d'A. S. Yakovlev dans la construction d'avions à décollage vertical pour l'aviation embarquée - c'est pour de telles structures que l'économie de poids revêt une importance particulière. Le Yak-38 est toujours en service et il n'y a rien à redire sur l'alliage. Par ailleurs. Il s'est avéré que les pièces constituées de cet alliage ont une résistance accrue à la corrosion, bien que les alliages aluminium-magnésium eux-mêmes soient peu sensibles à la corrosion.

L'alliage 1420 peut être soudé. Cette propriété a été utilisée pour créer l'avion MiG-29M. Le gain de poids lors de la construction des premiers prototypes de l'avion dû à la densité réduite de l'alliage et à l'exclusion d'un grand nombre d'assemblages boulonnés et rivetés atteint 24% !

À l'heure actuelle, les spécialistes d'Airbus sont très intéressés par la modification de cet alliage - l'alliage 1424. À l'usine de la ville de Coblence (Allemagne), de larges tôles de 8 m de long ont été laminées à partir de l'alliage, à partir desquelles des éléments structurels de fuselage grandeur nature ont été fabriqués. Des raidisseurs du même matériau ont été soudés par soudage laser et les éléments ont été assemblés par soudage par friction, après quoi ils ont été envoyés pour des tests de durée de vie en France. Malgré le fait que certaines pièces aient été intentionnellement endommagées (pour évaluer les performances dans une situation extrême), après 70 000 cycles de charge, la conception a complètement conservé ses propriétés opérationnelles.

Un autre alliage avec du lithium, créé au VIAM, est le 1441. Sa principale caractéristique est qu'il permet de réaliser des tôles laminées en bobine d'une épaisseur de 0,3 mm tout en conservant des qualités de résistance élevées. Le bureau d'études Beriev a utilisé l'alliage pour fabriquer la peau de son hydravion Be-103. Cette petite voiture - seulement pour quatre personnes - dont l'épaisseur de peau est de 0,5 à 0,7 mm, est produite par une usine de Komsomolsk-on-Amur. Son poids est inférieur de 10 % à celui des modèles similaires de matériaux traditionnels. Un lot de ces avions a déjà été acheté par les Américains.

Des produits laminés minces mais solides sont nécessaires pour créer une nouvelle classe de matériaux récemment apparue - les plastiques stratifiés aluminium-verre, appelés "sial" en Russie, et "éblouissants" à l'étranger. Le matériau est une structure multicouche : alternance de couches d'aluminium et de fibre de verre. Il présente de nombreux avantages par rapport aux monolithiques. Premièrement, la fibre de verre peut être renforcée avec des fibres artificielles, ce qui augmente sa résistance d'un tiers. Mais le principal avantage est que si une fissure apparaît dans la structure, elle se développe un ordre de grandeur plus lentement que dans les matériaux monolithiques. C'est ce à quoi les sials, ou glairs, intéressent en premier lieu les avionneurs. Pour la première fois, la partie supérieure de la peau du fuselage de l'Airbus A-380 a été fabriquée à partir d'un tel matériau aux endroits les plus critiques - devant l'aile et après l'aile. Des tests de durée de vie ont montré qu'une fissure dans un tel matériau ne se développe pratiquement pas sous des charges de travail. Ainsi, les éclats peuvent être utilisés comme bouchons pour empêcher la croissance de fissures sous forme d'inserts dans les peaux supérieures du fuselage, où une fiabilité particulièrement élevée et une longue durée de vie sont requises.

Le titane, comme l'aluminium, a également le droit d'être appelé céleste ou ailé. Le laboratoire des alliages de titane a été créé à l'institut en 1951. Son fondateur, le professeur S. G. Glazunov, a inventé une usine de coulée de titane et, en fait, a créé le premier alliage de titane. La deuxième installation de ce type a été construite avec l'aide de VIAM à l'Institut des alliages légers de toute l'Union (VILS), puis ensemble nous avons mis en œuvre le développement procédés technologiquesà l'usine métallurgique de Verkhnyaya Salda, qui est aujourd'hui le principal producteur de produits en titane du pays. À l'époque soviétique, l'usine produisait plus de 100 000 tonnes de ces produits. Après l'effondrement de l'URSS, la production a diminué plusieurs fois. Le nouveau directeur de l'usine, V.V. Tyutyuhin, a dû faire de grands efforts pour rectifier la situation. Après une forte baisse de la production, l'usine a commencé à monter. Aujourd'hui, la production de produits en titane est de 25 000 tonnes par an. La majeure partie (environ 80%) est fournie à l'étranger sur commande des principaux constructeurs aéronautiques. Dans le cadre de la relance de l'industrie aéronautique en Russie, il était urgent de créer une production alternative. Il n'est pas rentable pour un géant, comme l'usine, de produire de petits lots de produits. Les commandes des avionneurs russes sont encore faibles - 3 à 5 tonnes, et le cycle de fabrication est très long et peut atteindre un an. Une telle production peut être créée sur la base de VIAM, VILS et de l'usine métallurgique de Stupino, où sont en fait traités les lingots obtenus à partir de Verkhnyaya Salda.

Plus d'une cinquantaine d'alliages de titane à usages divers ont été créés chez VIAM, dont une trentaine sont aujourd'hui utilisés en série. Désormais, la proportion d'alliages de titane dans un avion, en fonction de son type et de son objectif, varie de 4 à 10-12%. Les alliages de titane à haute résistance, tels que le VT-22, sont utilisés depuis plus d'un quart de siècle pour la fabrication des châssis soudés des Il-76 et Il-86. Ces pièces complexes et massives en Occident ne commencent à être fabriquées en titane que maintenant. Dans la technologie des fusées, la proportion de titane est beaucoup plus élevée - jusqu'à 30%.

Les alliages de haute technologie VT-32 et VT-35 créés au VIAM sont très plastiques à l'état recuit. Ils peuvent être moulés en pièces complexes qui, après vieillissement artificiel, acquièrent une résistance extrêmement élevée. Lors de la création du bombardier stratégique Tu-160 au bureau d'études de Tupolev au début des années 1970, un atelier spécial a été construit à l'usine Opyt de Moscou pour la fabrication de pièces de section centrale en titane. Ces avions volent toujours, cependant, il ne reste qu'un seul escadron d'entre eux en Russie.

Aujourd'hui, VIAM est confronté à la tâche de créer des alliages de titane qui fonctionnent de manière fiable à des températures de 700 à 750 o C. Malheureusement, toutes les possibilités métallurgiques utilisées pour créer des alliages traditionnels ont déjà été mises en œuvre. De nouvelles approches sont nécessaires. Dans ce sens, des recherches sont en cours au laboratoire pour créer les composés dits intermétalliques à base de titane - aluminium.

Les alliages aluminium-béryllium (appelés ABM) sont étudiés et créés dans notre entreprise depuis 27 ans. Le premier avion utilisant un tel alliage a été construit par le designer P. V. Tsybin.

Les alliages ABM se distinguent favorablement des autres alliages d'aluminium par une résistance à la fatigue plus élevée et une endurance acoustique unique. Maintenant, ils ont trouvé une application dans les structures soudées. vaisseau spatial, y compris dans une série de stations interplanétaires bien connues "VENERA".

Le béryllium lui-même est également intéressant, dans lequel le module d'élasticité est de 30 à 40% supérieur à celui des aciers à haute résistance, et les coefficients de dilatation thermique sont proches, ce qui a permis de l'utiliser dans les gyroscopes.

VIAM a développé une technologie pour la fabrication de feuilles minces étanches au vide et de disques et plaques à partir de celles-ci. Une technologie pour souder une telle feuille avec d'autres matériaux structurels a été développée, et production de masse unités de machines à rayons X pour les entreprises russes et les entreprises étrangères.

Une autre de nos succursales a été organisée dans la région de la Volga au début des années 1980, lors de la création de la plus grande usine d'aviation à Oulianovsk, qui a produit des géants de l'aviation - Ruslans et Mriyas. Pour le support technologique de ces avions, un laboratoire spécial a été créé.

L'une de ses missions est l'introduction des matériaux composites dans l'industrie aéronautique. C'est le futur proche de la construction aéronautique. Par exemple, le Boeing 787, dont la production est en cours de préparation dans deux ans, sera composé de 55 à 60 % de matériaux composites. L'ensemble de la cellule : fuselage, aile, plumage - est construit à partir de matériaux composites - fibre de carbone. La part de l'aluminium sera réduite à 15 %. Le CFRP est un matériau extrêmement attrayant pour les constructeurs d'avions. Ils ont une résistance spécifique élevée, un faible poids et des caractéristiques de ressources assez décentes. La menace de destruction due à la formation de fissures est réduite par des ordres de grandeur. Bien que, bien sûr, en ce qui concerne ces matériaux, il existe un certain nombre de problèmes qui n'ont pas encore été résolus. Il a été constaté, par exemple, que la corrosion se développe au point de contact entre la fibre de carbone et l'aluminium en raison de l'apparition d'un couple galvanique. Par conséquent, dans de tels endroits, l'aluminium a dû être remplacé par du titane.

Lors de la création de la succursale d'Oulianovsk, la part des matériaux composites dans la conception des avions domestiques n'était pas très importante. Néanmoins, nous avons lentement commencé à enseigner le travail des technologues, des ouvriers ... Puis ils sont venus les temps difficiles, toute l'usine était sur le point de fermer, mais la succursale a survécu. Peu à peu, la production a été rétablie, et bien qu'elle soit encore à moitié mise en sommeil, il y a plusieurs commandes pour le Tu-204, il y a des commandes de l'Allemagne pour la production de Ruslans. Il y a donc un champ d'activité pour notre laboratoire.

La deuxième ligne de travail de la succursale d'Oulianovsk concerne les revêtements spéciaux résistants à l'érosion et à la corrosion.

Lors de la décomposition de liquides organométalliques sous vide, des revêtements de chrome et de carbures de chrome se forment sur les surfaces. En ajustant le processus, il est possible d'obtenir des revêtements contenant n'importe quel rapport de ces composants - du chrome pur aux carbures purs. La dureté du revêtement de chrome est de 900 à 1000 MPa, la dureté du revêtement de carbure est deux fois plus élevée - environ 2000 MPa. Mais plus la dureté est élevée, plus la fragilité est grande. Entre ces extrêmes et trouver le désiré dans chaque cas individuel.

La nanotechnologie offre un autre moyen d'atteindre les résultats souhaités. Des nanoparticules de carbures et d'oxydes métalliques d'une taille de 50 à 200 nm sont introduites dans des bains galvaniques contenant du chrome. Le point fort du procédé est que ces particules elles-mêmes n'entrent pas dans la composition du revêtement. Ils ne font qu'améliorer l'activité du composant déposé, créer centres supplémentaires la cristallisation, grâce à laquelle le revêtement est plus dense, plus résistant à la corrosion, a de meilleures propriétés anti-érosion.

Et en conclusion, à propos d'une autre qualité unique de l'institut: en URSS, il existait un bon système qui garantissait de manière fiable la qualité du produit final de l'entreprise. Au VIAM, ce système a été conservé à ce jour. Si un bureau d'études ou une entreprise privée achète un produit, il préfère le soumettre à VIAM pour test avant utilisation. On nous fait toujours confiance.

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Jusqu'à présent, nous avons parlé de métaux qui "travaillent" principalement sur Terre. Principalement sur les métaux ferreux. C'est naturel : le fer, l'acier et la fonte ont aidé les gens à créer une civilisation moderne. Jusqu'au début de notre siècle, le fer et ses alliages jouaient un rôle de premier plan dans l'industrie. Ce rôle n'a pas encore été perdu, mais au XXe siècle, d'autres métaux - non ferreux - commencent à acquérir de plus en plus d'importance. Encore une fois, le cuivre est devenu très précieux et nécessaire. Le métal des anciens outils en bronze s'est avéré indispensable pour l'électrotechnique. Les enroulements des transformateurs et des générateurs électriques, les lignes électriques, le câblage électrique à l'intérieur des voitures et des bâtiments sont tous en cuivre. Puis d'autres métaux sont apparus, qui ont aidé l'homme à conquérir d'abord l'air, puis l'espace sans air.

Les premiers avions avaient une armature en bois recouverte de tissu. On les appelait avec dérision "des trucs volants". Mais cette conception légère remplissait pleinement son objectif, tant que les vitesses de vol ne dépassaient pas 150 kilomètres à l'heure. Ensuite, les vitesses ont augmenté - et les avions ont commencé à se briser dans les airs. Les ailes et l'empennage se sont cassés, les fuselages se sont effondrés ... Il est devenu clair que la charpente en bois devait être éliminée. Par quoi remplacer le bois et le tissu ? Le matériau nécessaire était beaucoup plus solide, mais tout aussi léger. Après tout, toute l'histoire de l'aviation est, en fait, une lutte contre le poids. Plus l'avion est léger, plus il volera vite, plus il pourra emporter de charge utile.

Le premier métal volant était l'aluminium - le métal le plus répandu dans la croûte terrestre. Ses réserves sont pratiquement inépuisables. L'aluminium est un bon conducteur de chaleur et d'électricité, juste derrière l'argent, le cuivre et l'or. Mais selon gravité spécifique il est beaucoup plus léger que ces métaux.

L'aluminium serait bon pour tout le monde, mais le problème est qu'il est fragile, doux. Vous ne pouvez pas en faire des avions. Et en général, on ne peut rien faire sauf la vaisselle. Par conséquent, son utilisation était très limitée. Et quand il venait d'être découvert et commençait à être obtenu dans des conditions de laboratoire, ils ne savaient pas du tout à quoi pouvait servir ce métal.

Je me souviens avoir lu dans un vieux livre une application inattendue que le tsar russe a trouvée pour l'aluminium. Pour le détachement de grenadiers, qui devait assister aux fêtes à Paris, ils ont fabriqué des casques en aluminium. La fureur était extraordinaire. Les Parisiens ont le souffle coupé, pensant à quel point le tsar russe était riche s'il fabriquait des casques ... en argent (à cette époque, le grand public ne connaissait presque pas l'aluminium). Les Parisiens se sont trompés : les casques en aluminium étaient alors beaucoup plus chers que ceux en argent. Malheureusement, je n'ai trouvé aucune confirmation de ce fait nulle part, c'est pourquoi je le cite comme une semi-légende.

Mais revenons aux avions. S'il est impossible de les fabriquer en aluminium pur, alors peut-être à partir de ses alliages ? Sur l'exemple du fer et de l'acier, on sait que les alliages peuvent être des dizaines de fois plus résistants que l'essentiel de leurs métaux constitutifs. Est-il possible de créer des alliages solides et légers à base d'aluminium ?

De nombreux scientifiques ont travaillé sur ce problème. Ils tâtonnaient, essayant une à une toutes les substances connues à cette époque. Le chercheur allemand Alfred Wilm a été le premier à tomber sur la bonne solution. Après des centaines d'expériences, il a découvert que le cuivre et le magnésium, introduits dans certaines proportions dans l'aluminium, multiplient par trois à cinq sa résistance. Ce n'est pas autant que nous le souhaiterions, mais cela laisse espérer de nouveaux succès. Est-il possible de durcir les alliages obtenus pour les rendre encore plus résistants ? Certes, il est largement admis que de tous les métaux, seul l'acier et, sous certaines conditions, le cuivre et le bronze peuvent être durcis, mais pourquoi faut-il croire l'opinion populaire ?

Wilm a chauffé l'alliage à 500 degrés et l'a abaissé dans l'eau. Oui, des mesures ont montré qu'un alliage durci est plus résistant qu'un alliage non durci. Mais combien? Étonnamment, l'appareil affichait à chaque fois une nouvelle valeur. L'appareil est défectueux, a décidé le scientifique, et l'a donné pour vérification. Quelques jours plus tard, après avoir reçu un appareil soigneusement calibré, Wilm a répété les mesures. La résistance de l'alliage a doublé.

Et puis il s'est rendu compte au scientifique : la force augmente après l'exposition. Wilm a placé la lame mince sous un microscope et tous les doutes ont été dissipés : après exposition, l'alliage a acquis une structure à grains fins.

Il y avait de quoi être surpris : après tout, il semble que tout était déjà connu sur le durcissement. Depuis l'époque d'Homère, les gens durcissent les produits métalliques pour leur donner de la force. Et pourtant, la nature a démontré une nouvelle propriété inconnue des métaux : certains d'entre eux ne durcissent pas pendant le durcissement, mais après celui-ci.

Ainsi, la technologie a été déterminée : l'alliage a été trempé et maintenu pendant cinq à sept jours. En général, la résistance par rapport à l'aluminium pur augmente d'environ dix fois. Vous pouvez faire des avions!

Wilm a vendu son brevet à une société allemande, qui a commencé à produire un alliage, l'appelant "duralumin", ce qui signifie aluminium solide. Chez nous, ce nom s'est transformé en duralumin, ou, tout simplement, en duralumin.

Les composés volatils sont ceux qui peuvent s'évaporer et se condenser sans changer leur composition à des températures modérées (inférieures à 700–800 K). Signes de volatilité : possibilité de sublimation (sublimation) de la substance ; la présence dans le spectre de masse de composés moléculaires ou d'ions contenant des métaux fragmentés.

Les composés métalliques volatils peuvent être divisés en plusieurs classes :

1) complexes avec des ligands donneurs monodentés (halogénures);

• 2) borohydrures;
• 3) les chélates (N-dicétonates et leurs dérivés, dialkyldithiocarbamates, complexes avec des ligands macrocycliques) ;
• 4) nitrates anhydres, perchlorates ;

5) des complexes avec des ligands de type r-accepteur (complexes cyclopentadiényle) ;

6) complexes de ligands mixtes. Ici, DPM est le dipivaloylméthane ; HFA - hexafluoroacétone; TTA - thénoyltrifluoroacétone; Le TBP est le phosphate de tributyle.

On peut noter que des composés ayant une structure moléculaire avec une nature covalente clairement exprimée de la liaison chimique et un état d'oxydation formellement nul du métal, ou, par exemple, des composés de métaux polyvalents au plus haut degré d'oxydation, dans lesquels le métal central ion est complètement blindé, ont la volatilité maximale. La plus grande variété de composés volatils est caractérisée par des éléments d et p, le plus petit - par des métaux alcalins et alcalino-terreux lourds. Ainsi, les propriétés de volatilité d'un composé particulier sont étroitement liées à sa structure chimique. Les composés complexes volatils sont utilisés dans la chromatographie en phase gazeuse, l'analyse par spectrométrie de masse, la séparation et la concentration par sublimation.

Solubilité des complexes.

La solubilité des substances est déterminée par le rapport des énergies libres de formation du réseau cristallin et de solvatation. Cette énergie et les autres dépendent de la structure de la substance et de la nature du solvant. Ainsi, dans les solvants fortement polaires (eau), la solubilité des complexes décroît généralement dans la série : complexes hydrophiles chargés » non chargés > hydrophobes non chargés. Pour les solvants organiques non polaires, la série de solubilité est opposée.

Pour les complexes chargés (y compris les ions associés), la solubilité dans l'eau augmente généralement avec la charge de l'ion, par ex.

diminue à mesure que sa taille augmente :

Pour les complexes non chargés, la solubilité dépend de manière significative du rapport des fragments hydrophiles et hydrophobes. Ainsi, parmi les chélates, la solubilité dans l'eau est, en règle générale, plus faible pour les composés saturés en coordination, c'est-à-dire ceux dans lesquels tous les sites de coordination de l'atome central sont occupés par un agent chélatant. Par exemple, parmi les complexes Ni(II), Fe(II), Сu(II), Co(II) avec le diméthylglyoxime () de composition М:L = 1:2, la solubilité dans l'eau du nickel(II) diméthylglyoximate est sensiblement inférieur à celui des autres. La raison en est que le nickel avec ce réactif forme un complexe carré planaire saturé de manière coordonnée avec CN = 4 de la composition, tandis que Fe (II), Cu (II), Co (II) sont des complexes octaédriques insaturés de manière coordonnée. Cependant, si la partie organique du ligand est suffisamment grande, hydrophobe et peut bloquer les groupes hydrophiles, alors les complexes insaturés de manière coordonnée peuvent être très légèrement solubles dans l'eau. Par exemple, la solubilité dans l'eau de la plupart des 8-hydroxyquinoléinates hydrophobes à insaturation coordonnée d'ions doublement chargés de la composition est inférieure à celle du complexe Cu (II) à saturation coordonnée mais hydrophile avec l'acide aminoacétique :

L'introduction de substituants hydrophobes lourds (effet alourdissant) dans un chélate ou une molécule associée à un ion est largement utilisée en chimie analytique. Ainsi, l'utilisation de cations organiques lourds permet de précipiter des complexes inorganiques même relativement simples sous forme d'associés ioniques. Par exemple, à partir de solutions diluées, soit le cation naphtoquinolinium précipite quantitativement le complexe. Cependant, il faut garder à l'esprit que l'introduction de substituants - même hydrophobes - en position proche des atomes donneurs des groupements chélatants peut provoquer un encombrement stérique lors de la complexation et conduire à un résultat indésirable. Ainsi, en raison de l'encombrement stérique causé par le groupe méthyle, seules deux molécules de 2-méthyl-8-hydroxyquinoline (HL) peuvent se fixer à l'ion Al(III). En conséquence, un complexe de composition est formé, qui est chargé et hautement soluble dans l'eau.

Une production inhabituelle a été développée sur le site de l'ancienne mine de Lomovsky, non loin de Kirovgrad. Ici, les anciens spécialistes du géant local, la fonderie de cuivre, ont organisé la production de divers produits à partir d'alliages d'aluminium. Plus précisément - à partir de matériaux composites.

Pendant deux décennies, il n'y a pas eu d'extraction de minerai de cuivre à Lomovka. Cependant, c'est la seule de toute la couronne d'anciennes sources de matières premières de la fonderie de cuivre de Kirovgrad, qui a eu la chance de continuer son existence utile. Certes, dans une toute nouvelle qualité. Bien sûr, les mines et les chantiers, en quelque sorte enterrés par les anciens propriétaires, suintant de courants d'acide sulfurique, ne dérangent plus personne par leur présence. Mais une partie des bâtiments au sol est la propriété de Composite Materials LLC. Reconstruits, ils servent de site industriel à cette entreprise manufacturière atypique.

Ici, dans nos installations de production et de stockage, le pied d'un journaliste n'a pas encore mis les pieds, plaisante le directeur de l'entreprise Lev Cherny, qui est clairement amusé par notre étonnement: vous soufflez dans un tube à essai en métal sourd, mais il semble qu'il s'agit d'un tube avec un trou à l'autre extrémité. Il n'y a bien sûr pas de trou, mais de l'air... sort par les pores du métal.

Dans cette entreprise, un matériau spécial est produit à l'aide de moulage - l'aluminium poreux. Des filtres et des silencieux en sont également fabriqués, qui sont utilisés dans la production de pétrole et de gaz et les équipements chimiques, les équipements automobiles, aéronautiques et ferroviaires, en général et les produits d'ingénierie spéciaux. Les silencieux Lomov fonctionnent avec succès dans les systèmes de freinage camions et les bus. Les produits uniques de la "nouvelle" Lomovka sont connus et achetés par plus de deux cents entreprises de construction de machines nationales et étrangères. Parmi les organisations qui exploitent des produits en aluminium poreux figurent OAO Sibneft, OAO Kurgankhimmash, OAO Transpnevmatika, OAO RAAZ AMO ZIL, OAO Salavatgidromash, OAO Pnevmatika et d'autres Entreprises russes, ainsi que des entreprises de Biélorussie et du Kazakhstan, des républiques baltes et d'Allemagne, de Suisse et des États-Unis ...

L'aluminium est qualifié de "métal volatil". En ce sens, l'aluminium poreux est doublement "volatil". Il ne pèse presque rien. Vous prenez une pièce, et c'est comme si elle était en mousse. Mais le plus important - le marché est en demande. Comme on dit, envolez-vous ! Donc en ce sens, la métaphore est beaucoup plus appropriée.

Nous avons participé à de nombreuses expositions spécialisées, visité la plus grande exposition internationale spécialisée "Casting and Welding" à Hanovre. Donc, nulle part, y compris à Hanovre, nous n'avons rien vu de tel que nos produits », déclare Lev Cherny. La société "Matériaux composites" a été fondée avec la participation de spécialistes de l'Institut polytechnique de l'Oural il y a exactement vingt ans, au tournant de la perestroïka des années 80 et des années 90 "troubles" du siècle dernier. Cependant, personne ne savait alors à quoi ressemblerait la prochaine décennie et à quel point le chemin vers le rêve de "propre entreprise" serait difficile. Capturé par l'idée audacieuse d'organiser une entreprise pour la production d'un matériau sans précédent - un analogue peu coûteux des matériaux en fil, en métal-céramique et en treillis - Lev Cherny a quitté le poste de chef de l'atelier métallurgique du Kirovgrad Combine. Métallurgiste de formation, par vocation et par héritage de son père, qui a travaillé toute sa vie après la guerre comme réchauffeur de fours méthodiques à laminoir NTMK, Cherny s'est mis au travail en louant une petite chambre à Lomovka.

Au début, c'était essentiellement un centre de recherche et de production pour le développement de la technologie de coulée d'aluminium poreux, qui a été proposée par mon ancien camarade de classe, professeur à l'USTU-UPI, docteur en sciences techniques Evgeny Furman, - dit Lev Emelyanovich. - Lorsque la mine Lomovsky a cessé de fonctionner, nous avons pu acheter des bâtiments, trouvé et installé des machines japonaises et tchèques uniques, afin - pour la première fois dans la pratique mondiale - de mettre en œuvre notre technologie à l'échelle industrielle. Nous réalisons des développements de fonderie vraiment uniques, travaillons activement avec des fabricants mondiaux de pneumatiques en matière de suppression du bruit.

Petit, quatre douzaines de personnes, collectif de travail, dont plus d'un quart sont des personnes ayant une formation d'ingénieur, produit des matériaux de filtration et des filtres pour divers liquides et gaz, ainsi que des silencieux efficaces pour tous les systèmes pneumatiques industriels utilisant une technologie originale. Aujourd'hui, Lomovka produit plus de 320 tailles standard de produits à partir de ce matériau perméable unique.

La prochaine étape du développement de l'entreprise, qui n'a pas eu peur de s'installer "loin de la civilisation", a été le développement et le lancement de la production en série de machines à arc électrique pour la coupe des métaux. Ensuite - la production de fours à réverbère et à creuset dessin original. Et dans le futur... Cependant, ne nous précipitons pas demain, car maintenant nous devons planifier avec prudence.

L'année qui s'achève, bien qu'anniversaire pour l'entreprise, ne s'est pas vécue aussi facilement : les vagues de crise sont arrivées ici aussi. L'industrie automobile "est tombée" - et cela a immédiatement affecté le nombre de commandes. À un moment donné, j'ai même dû raccourcir la semaine de travail et travailler sur un horaire "tronqué" pendant environ trois mois. Mais en Nouvel An l'équipe entre avec un rythme de vie normal. Plus précisément, il entre. Une touche significative: dans les premières années d'existence de l'entreprise, les travailleurs étaient livrés à Lomovka par un bus spécial. Plus tard, le besoin en a disparu : les gens ont commencé à venir travailler sur propres voitures acquis sur un salaire honnête. C'est vrai : travailler - hors de la ville. Là où l'air de la forêt est si transparent, où coule une rivière de montagne avec de l'eau glacée, le goût est tel qu'on ne s'enivre pas.

Un malheur, de graves blessures au sol sont des signes disgracieux de l'irresponsabilité humaine avec laquelle les anciens propriétaires de la mine Lomovsky ont traité leurs obligations légales de bonification des sols. À un moment donné, après avoir abandonné les mines, et pas seulement à Lomovka, le géant de la fusion du cuivre de Kirovgrad a complètement oublié la nécessité de mettre de l'ordre sur la planète, comme on dit. Un paysage étrange avec des traces de chantiers miniers et des zones d'effondrement prononcées confond parfois beaucoup les invités d'affaires - des représentants d'entreprises non résidentes et étrangères intéressées par les produits de la "nouvelle" Lomovka.

Ce n'est pas un hasard si, pensant au développement de la production et à la mise en place d'une commercialisation digne, la direction de la société Composite Materials tente de "passer" aux écologistes et aux avocats. Qu'on le veuille ou non, le territoire de l'ancienne mine doit être mis en ordre. Parce que cela ne vaut pas la peine de traiter avec autant de négligence votre terre natale, sur laquelle vous pouvez faire tant de choses avec les mains et une tête intelligente.

Soit dit en passant, les ingénieurs de Chernoy travaillent actuellement à la création d'une usine pilote unique pour le traitement des boues et des eaux usées minières, qui constitue une menace constante pour le bien-être écologique de la région de Kirovgrad. Il n'a pas été possible de trouver des investisseurs pour mettre en œuvre la technologie de sorption éprouvée pour extraire le cuivre, le zinc et les métaux rares des bassins de boues et des décharges. Le plan d'affaires présenté pour la production a été étudié au cours de l'année dans la structure d'investissement créée par le gouvernement régional, mais a été rejeté. Et pourtant, Cherny n'a pas abandonné l'idée. Les travaux de l'usine de traitement des boues ont commencé - sans argent emprunté, en raison de l'enthousiasme. Heureusement, les nouveaux propriétaires de Lomovka n'ont aucun problème avec ce capital.

Zinaida PANSHINA, journal régional