Aluminiul este un metal volatil. Metale înaripate și aliaje. Întrebări pentru autocontrol

În funcție de natura arderii metalelor, acestea sunt împărțite în două grupe: volatile și nevolatile. Metalele volatile au temperaturi de tranziție de fază relativ scăzute - punctul de topire este mai mic de 1000 K, punctul de fierbere nu depășește 1500 K. Această grupă include metale alcaline (litiu, sodiu, potasiu etc.) și metale alcalino pământoase (magneziu, calciu). ). Temperaturile de tranziție de fază ale metalelor nevolatile sunt mult mai mari. Punctul de topire, de regulă, este peste 1000 K. iar punctul de fierbere este peste 2500 K (Tabelul 1).

Mecanismul de ardere al metalelor este determinat în mare măsură de starea oxidului lor. Punctul de topire al metalelor volatile este mult mai mic decât punctul de topire al oxizilor acestora. În acest caz, acestea din urmă sunt formațiuni destul de poroase.

Când sursa de aprindere este adusă la suprafața metalului, aceasta se evaporă și se oxidează. Când concentrația de vapori este egală cu limita inferioară de concentrație, aceștia se aprind. Zona de ardere prin difuzie este stabilită în apropierea suprafeței, o mare parte a căldurii este transferată metalului și este încălzită până la punctul de fierbere. Vaporii rezultați, care se difuzează liber prin filmul de oxid poros, intră în zona de ardere. Fierberea metalului determină distrugerea periodică a peliculei de oxid, ceea ce intensifică arderea. Produsele de ardere (oxizii metalici) difuzează nu numai pe suprafața metalului, contribuind la formarea unei cruste de oxid, ci și în spațiul înconjurător, unde, condensându-se, formează particule solide sub formă de fum alb. Formarea de fum alb dens este un semn vizual al arderii metalelor volatile.

tabelul 1

	Chimic		Temperatura topire, K		Temperatura fierbe, K
ne volatil

În metalele nevolatile cu temperaturi ridicate de tranziție de fază, în timpul arderii, se formează la suprafață o peliculă de oxid foarte densă, care aderă bine la suprafața metalului. Ca rezultat, viteza de difuzie a vaporilor de metal prin film este redusă brusc și particulele mari, cum ar fi aluminiul și beriliul, nu pot arde. De regulă, incendiile unor astfel de metale apar atunci când sunt sub formă de așchii, pulberi și aerosoli. Arderea lor are loc fără formarea de fum dens. Formarea unui film dens de oxid pe suprafața metalului duce la explozia de particule. Acest fenomen se observă în special atunci când o particulă se mișcă într-un mediu oxidant la temperatură înaltă; este asociat cu acumularea de vapori de metal sub filmul de oxid, urmată de ruperea sa bruscă. Acest lucru, desigur, duce la o intensificare bruscă a arderii.

Principalii parametri ai arderii lor sunt timpul de aprindere și ardere. Din teoria arderii prin difuzie rezultă că timpul de ardere al unei particule de metal t g este proporțional cu pătratul diametrului ei d o . Datele experimentale arată că dependența reală este oarecum diferită de cea teoretică. Deci, pentru aluminiu t g ~d o 1,5÷1,8, magneziu t g ~d o 2,6, iar pentru titan t g ~d o 1,59.

Creșterea concentrației de oxigen din atmosferă intensifică arderea metalului. Particulele de aluminiu cu diametrul de (53 ÷ 66) 10 -3 mm într-o atmosferă care conține 23% oxigen se ard în 12,7 10 -3 s, iar cu o creștere a concentrației de agent oxidant la 60% - în 4,5 10 - 3 s.

Cu toate acestea, pentru calculele de inginerie de incendiu, de mare interes nu este timpul de ardere al unei particule de metal, ci viteza de propagare a flăcării de-a lungul fluxului unei suspensii de particule de metal într-un oxidant. Tabelul 2 prezintă datele experimentale privind viteza de propagare a flăcării și rata de ardere în masă a unei suspensii de particule cu diametre mai mici de 10 -2 mm și 3,10 -2 mm de aluminiu în aer la diferite rapoarte de exces de aer.

masa 2

concentrația de aluminiu,	Raportul de aer în exces	Viteza de propagare a flăcării, m/s		Rata de ardere în masă, kg/(m 2 s)
		d< 10 -2 mm	d< 3 10 -2 mm	d< 10 -2 mm	d< 3 10 -2 mm

Analiza datelor din tabelul 2 ne permite să tragem următoarele concluzii.

1. Pe măsură ce dimensiunea particulelor combustibilului din aer crește, viteza de propagare a flăcării scade.

2. Când compoziţia amestecului combustibil (metal-aer) se apropie de cea stoechiometrică (α=1), viteza de propagare a flăcării creşte.

3. Viteza de ardere a unei suspensii de particule metalice în aer este de același ordin cu viteza normală de propagare a flăcării prin amestecuri stoechiometrice de hidrocarburi saturate în aer - 0,4 m/s (Tabelul 2).

Arderea metalelor este posibilă nu numai într-un mediu oxidant, ci și în produsele de ardere a substanțelor organice. În acest caz, arderea are loc datorită reacției exoterme de reducere a apei la hidrogen și a dioxidului de carbon la oxidul său, conform reacției:

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 la Științe Tehnice A. ZHIRNOV, deputat CEO VIAM.

Știință și viață // Ilustrații

Știință și viață // Ilustrații

Gigantul cu opt motoare ANT-20 ("Maxim Gorky") a fost construit, ca multe avioane metalice de la începutul anilor 1930, din aluminiu ondulat.

Când a folosit aliajul tradițional D-16, aeronava de pasageri Tu-154 s-a dovedit a fi prea grea.

Corpul sudat al aeronavei MiG-29 este realizat din aliaj de aluminiu-litiu 1420.

Piese masive și foarte importante ale șasiului aeronavelor moderne de transport și pasageri ale OKB im. S. V. Ilyushin sunt fabricate din aliaj de titan VT-22. În fotografie: IL-76.

Oțel și aluminiu, titan și materiale plastice, adezivi și lemn, sticlă și cauciuc - nicio aeronavă nu poate zbura fără aceste materiale. Toate sunt dezvoltate sau testate în VIAM

Fiecare pale de turbină motor turboreactor sunt întruchipate cele mai avansate tehnologii metalurgice. Costul unei lame monocristaline este proporțional cu prețul unei lame scumpe autoturism

Centrul de testare este „mica academie de științe” a VIAM. Oboseala metalică amenință să distrugă o aeronavă? Cum să găsești defecte ascunse în metal? Ce proprietăți face material nou? Angajații Centrului de Testare înțeleg toate acestea.

Arm wrestling ca modalitate de a rezolva o dispută științifică sau Cum a zburat N. S. Hrușciov în America

- Materialul „învechit” nu înseamnă „vechi”

Cum să tăiați o „blană” pentru „Buran”

Paletele turbinei sunt protejate de temperaturi ridicate prin plasmă

Cu cât avionul este mai perfect, cu atât conține mai multe materiale nemetalice. Avioanele au fost deja proiectate, două treimi constând din materiale compozite și materiale plastice

Asistent de laborator dimineata, student seara. Și toate acestea - fără a părăsi laboratorul nativ. Dacă statul nu pregătește specialiști, aceștia trebuie instruiți pe loc

Coroziunea este inamicul oricărui metal. Chiar și oțelul inoxidabil ruginește. Cum să tratezi ulcerele de pe corpul „Femei muncitoare și fermei colective”?

Puteți lipi orice. Tot ce ai nevoie este lipiciul potrivit. Avioane lipite zboară pe cer, iar acestea nu sunt modele pentru copii, ci avioane mari de transport.

Primii pași ai aviației noastre sunt legați de achiziționarea de avioane străine. Erau în mare parte din lemn, fuselajul și aripile erau acoperite cu țesătură. Desigur, astfel de aeronave „pânză” nu puteau rezista la sarcini semnificative de viteză și temperatură, erau necesare alte materiale, în primul rând metal.

Ideea de a construi aeronave din aluminiu a apărut în Germania. Acolo au apărut primele aliaje concepute special pentru aeronave. Se numeau Duralumini. Un aliaj similar a fost creat în țara noastră la mijlocul anilor 20. A primit marca D-1 - un aliaj de aluminiu cu cupru și o cantitate mică de magneziu.

În 1932, academicianul A. A. Bochvar a dezvoltat teoria recristalizării aliajelor de aluminiu, care a stat la baza creării aliajelor ușoare. Până atunci, în țară exista o bază de producție: prima fabrică de aluminiu „Kolchugaluminy” (situată în satul Kolchugino, regiunea Vladimir) producea foi netede și ondulate de aluminiu tehnic - acesta este aluminiu cu mici adaosuri de mangan și magneziu. . Un astfel de aluminiu avea o rezistență suficientă, era ductil și, prin urmare, era folosit pentru acoperirea fuselajelor aeronavelor.

Cu toate acestea, materialul pentru noul avion de mare viteză trebuia să aibă calități complet diferite. Și ceva timp mai târziu, în laboratorul de aliaje de aluminiu VIAM (creat concomitent cu deschiderea institutului în 1932), a fost dezvoltat aliajul D-16, care a fost folosit în construcția de avioane aproape până la mijlocul anilor 80. Este un aliaj pe bază de aluminiu cu un conținut de 4-4,5% cupru, aproximativ 1,5% magneziu și 0,6% mangan. Din el ar putea fi făcute aproape orice piese de avion: piele, set de putere, aripă.

Dar viteza și altitudinea zborurilor au crescut. Erau necesare aliaje de înaltă rezistență. La mijlocul anilor 1950, academicianul I. N. Fridlyander, care a condus laboratorul de aliaje de aluminiu, împreună cu colegii săi V. A. Livanov și E. I. Kutaytseva, a dezvoltat teoria alierei aliajelor de înaltă rezistență. Introducerea zincului și magneziului în sistemul aluminiu-cupru a făcut posibilă creșterea bruscă a rezistenței materialului. Așa a apărut aliajul V-95, care are o rezistență de 550-580 MPa (~ 5500-5800 kgf/cm 2) și în același timp are o ductilitate bună. Avea un singur defect: rezistența insuficientă la coroziune, care, totuși, a fost eliminată prin îmbătrânirea artificială în două etape.

Noul aliaj nu a fost recunoscut imediat de producătorii de avioane. În acest moment, A. N. Tupolev a creat o nouă linie de pasageri Tu-154. Proiectul nu s-a încadrat în nici un fel în caracteristicile de greutate specificate și apoi proiectant general l-a sunat pe Friedlander însuși, cerând ajutor, căruia, desigur, i-a oferit să folosească un aliaj nou. Proiectul noii mașini a fost reluat. Aliajul B-95 și-a găsit drum în suprafața superioară a aripii, iar din el au fost fabricate panouri turnate și corzi, reducând semnificativ greutatea aeronavei. Studii similare au avut loc în paralel în SUA. Aliajele din seria 7000 au apărut acolo, în special, aliajul 7075 este un analog complet al aliajului nostru.

Sarcinile pe care le suferă o aripă de avion sunt inegale. Dacă partea superioară a aripii funcționează în principal în compresie, atunci partea inferioară funcționează în tensiune. Prin urmare, a fost încă fabricat din duraluminiu D-16, care are o ductilitate mai mare și un prag de oboseală. Dar chiar și acest aliaj a suferit o modificare serioasă prin creșterea purității impurităților în timpul turnării lingourilor. Îmbunătățirile tehnologice au fost atât de semnificative încât de fapt a apărut un nou material - aliajul 1163, care este utilizat în prezent cu succes în pielea aripilor inferioare și în întregul fuzelaj.

Creșterea duratei de viață operaționale a aeronavelor a fost întotdeauna și rămâne sarcina numărul unu. Este posibil să se obțină o fiabilitate și o durabilitate și mai mare a materialelor prin schimbarea structurii metalului - „măcinarea cerealelor”. Pentru aceasta, în aliaje au fost introduse cantități mici (până la 0,1%) de zirconiu. Dimensiunea granulelor metalului a scăzut într-adevăr brusc, resursa a crescut. În același timp, au fost create aliaje speciale de forjare, concepute pentru cele mai critice structuri portante ale căptușelilor. Așa a fost dezvoltat aliajul din 1933, superior în parametrii lui analogi străini. Părți ale setului de putere și cadrele sunt realizate din acesta. Experții de la producătorul european de avioane Airbus au testat noul material și au decis să-l folosească în aeronavele lor din seria A-318 și A-319.

Din păcate, procesul de cooperare foarte benefică a fost suspendat. Motivul este că acțiunile celor doi principali producători ruși de produse din aluminiu - fabricile metalurgice Samara și Belokalitvensky - au fost cumpărate de compania americană ALKO. O parte semnificativă a echipamentelor la întreprinderi a fost demontată, lanțul tehnologic a fost rupt, personalul calificat s-a dispersat și producția a încetat efectiv. Acum, aceste întreprinderi produc în principal folie, care este folosită pentru fabricarea conservelor și ambalajelor alimentare...

Și deși în prezent, prin guvernul rus intre firma „ALCOA-RUS” (acum se numeste asa), VIAM si birourile de proiectare aviatica s-au ajuns la intelegeri privind reluarea productiei de materiale atat de necesare industriei noastre aviatice, procesul de recuperare este extrem de lent si dureros.

VIAM a devenit strămoșul unei serii de aliaje de joasă densitate. Aceasta este o clasă complet nouă de materiale care conțin litiu. Primul astfel de aliaj a fost creat de academicianul I. N. Fridlyander împreună cu studenții săi în anii 60 - cu un sfert de secol mai devreme decât oriunde altundeva în lume. Cu toate acestea, utilizarea sa practică a fost inițial limitată: un astfel de element activ precum litiul necesită condiții speciale de topire. Primul aliaj industrial aluminiu-litiu (gradul său 1420) a fost creat pe baza sistemului aluminiu-magneziu cu adaos de 2% litiu. A fost folosit în biroul de proiectare al lui A. S. Yakovlev în construcția de aeronave cu decolare verticală pentru aviația pe bază de transportatori - pentru astfel de structuri este de o importanță deosebită reducerea greutății. Yak-38 este încă în funcțiune și nu există plângeri cu privire la aliaj. În plus. S-a dovedit că piesele din acest aliaj au o rezistență crescută la coroziune, deși aliajele de aluminiu-magneziu sunt puțin susceptibile la coroziune.

Aliajul 1420 poate fi sudat. Această proprietate a fost folosită pentru a crea aeronava MiG-29M. Creșterea în greutate în timpul construcției primelor prototipuri ale aeronavei datorită densității reduse a aliajului și excluderea unui număr mare de îmbinări cu șuruburi și nituri a ajuns la 24%!

În prezent, specialiștii de la Airbus sunt foarte interesați de modificarea acestui aliaj - aliaj 1424. La uzina din orașul Koblenz (Germania), din aliaj s-au rulat foi largi de 8 m lungime, din care s-au realizat elemente structurale ale fuselajului de dimensiune completă. Rigidizările din același material au fost sudate prin sudare cu laser, iar elementele au fost îmbinate între ele prin sudură prin frecare, după care au fost trimise pentru teste de viață în Franța. În ciuda faptului că unele piese au fost deteriorate intenționat (pentru a evalua performanța într-o situație extremă), după 70 de mii de cicluri de încărcare, designul și-a păstrat complet proprietățile operaționale.

Un alt aliaj cu litiu, creat la VIAM, este 1441. Caracteristica sa principală este că poate fi folosit pentru a realiza table laminate cu o grosime de 0,3 mm, păstrând în același timp calități de rezistență ridicate. Biroul de proiectare Beriev a folosit aliajul pentru a face pielea hidroavionului său Be-103. Această mașină mică - doar pentru patru persoane -, a cărei grosime a pielii este de 0,5-0,7 mm, este produsă de o fabrică din Komsomolsk-on-Amur. Greutatea sa este cu 10% mai mică decât modelele similare de la materiale tradiționale. Un lot de astfel de avioane a fost deja cumpărat de americani.

Sunt necesare produse laminate subțiri, dar puternice, pentru a crea o nouă clasă de materiale apărută recent - materiale plastice din aluminiu-sticlă stratificate, care sunt numite „sial” în Rusia și „strălucire” în străinătate. Materialul este o structură multistrat: straturi alternative de aluminiu și fibră de sticlă. Are multe avantaje față de cele monolitice. În primul rând, fibra de sticlă poate fi întărită cu fibre artificiale, crescând rezistența cu o treime. Dar principalul avantaj este că, dacă apare o fisură în structură, aceasta crește cu un ordin de mărime mai lent decât în ​​materialele monolitice. Acesta este ceea ce sials, sau glairs, în primul rând producătorii de avioane interesați. Pentru prima dată, partea superioară a pielii fuselajului Airbus A-380 a fost realizată dintr-un astfel de material în locurile cele mai critice - în fața aripii și după aripă. Testele de viață au arătat că o fisură într-un astfel de material practic nu crește sub sarcinile de lucru. Prin urmare, strălucirile pot fi folosite ca opritoare pentru a preveni creșterea fisurilor sub formă de inserții în pielea superioară a fuzelajului, acolo unde sunt necesare fiabilitate deosebit de ridicată și o durată de viață lungă.

Titanul, ca și aluminiul, are, de asemenea, dreptul de a fi numit ceresc sau înaripat. Laboratorul de aliaje de titan a fost înființat la institut în 1951. Fondatorul său, profesorul S. G. Glazunov, a inventat o instalație de turnare a titanului și, de fapt, a creat primul aliaj de titan. A doua astfel de instalație a fost construită cu ajutorul VIAM la Institutul All-Union de Aliaje Ușoare (VILS), iar apoi împreună am implementat procese tehnologice la uzina metalurgică din Verkhnyaya Salda, care este acum principalul producător de produse din titan din țară. În perioada sovietică, fabrica producea peste 100 de mii de tone de astfel de produse. După prăbușirea URSS, producția a scăzut de mai multe ori. Noul director al uzinei, V.V. Tyutyuhin, a trebuit să facă eforturi mari pentru a remedia situația. După o scădere bruscă a producției, fabrica a început să crească. Acum producția de produse din titan este de 25 de mii de tone pe an. Cea mai mare parte (aproximativ 80%) este furnizată în străinătate la comenzi de la companii de producție de aeronave de top. În legătură cu renașterea industriei aeronautice în Rusia, a existat o nevoie urgentă de a crea o producție alternativă. Este neprofitabil pentru un gigant, cum ar fi planta, să producă loturi mici de produse. Comenzile producătorilor ruși de avioane sunt încă mici - 3-5 tone, iar ciclul de fabricație este foarte lung și ajunge până la un an. O astfel de producție poate fi creată pe baza VIAM, VILS și a fabricii metalurgice Stupino, unde, de fapt, sunt procesate lingourile obținute din Verkhnyaya Salda.

La VIAM au fost create peste cincizeci de aliaje de titan pentru diverse scopuri, dintre care aproximativ treizeci sunt folosite în serie astăzi. Acum, proporția aliajelor de titan dintr-o aeronavă, în funcție de tipul și scopul acesteia, variază de la 4 la 10-12%. Aliajele de titan de înaltă rezistență, cum ar fi VT-22, au fost folosite de mai bine de un sfert de secol pentru fabricarea șasiurilor sudate ale Il-76 și Il-86. Aceste piese complexe și masive din Occident încep să fie făcute din titan abia acum. În tehnologia rachetelor, proporția de titan este mult mai mare - până la 30%.

Aliajele de înaltă tehnologie VT-32 și VT-35 create la VIAM sunt foarte plastice în stare recoaptă. Ele pot fi turnate în piese complexe, care, după îmbătrânirea artificială, capătă o rezistență extrem de ridicată. Când bombardierul strategic Tu-160 a fost creat la Biroul de Proiectare Tupolev la începutul anilor 1970, la uzina Opyt din Moscova a fost construit un atelier special pentru fabricarea pieselor secțiunii centrale din titan. Aceste avioane încă zboară, însă doar o escadrilă dintre ele rămâne în Rusia.

Astăzi, VIAM se confruntă cu sarcina de a crea aliaje de titan care să funcționeze fiabil la temperaturi de 700-750 o C. Din păcate, toate posibilitățile metalurgice folosite pentru realizarea aliajelor tradiționale au fost deja implementate. Sunt necesare abordări noi. În această direcție, în laborator sunt în desfășurare cercetări pentru a crea așa-numiții compuși intermetalici pe bază de titan – aluminiu.

Aliajele de aluminiu-beriliu (se numesc ABM) au fost cercetate și create la întreprinderea noastră de 27 de ani. Prima aeronavă care a folosit un astfel de aliaj a fost construită de designerul P. V. Tsybin.

Aliajele ABM diferă favorabil de alte aliaje de aluminiu prin rezistența la oboseală mai mare și rezistența acustică unică. Acum și-au găsit aplicație în structurile sudate. nava spatiala, inclusiv într-o serie de cunoscute stații interplanetare „VENERA”.

Interesant este și beriliul în sine, în care modulul de elasticitate este cu 30-40% mai mare decât cel al oțelurilor de înaltă rezistență, iar coeficienții de dilatare termică sunt apropiați, ceea ce a făcut posibilă utilizarea lui în giroscoape.

VIAM a dezvoltat o tehnologie pentru fabricarea foliilor subțiri etanșe la vid și a discurilor și plăcilor din aceasta. A fost dezvoltată o tehnologie pentru lipirea unei astfel de folii cu alte materiale structurale și productie in masa unități de aparate cu raze X atât pentru întreprinderi rusești, cât și pentru firme străine.

O altă ramură a noastră a fost organizată în regiunea Volga la începutul anilor 1980, în timpul creării celei mai mari fabrici de aviație din Ulyanovsk, care a produs giganți ai aviației - Ruslani și Mriyas. Pentru suportul tehnologic al acestor aeronave a fost creat un laborator special.

Una dintre sarcinile sale este introducerea materialelor compozite în industria aeronautică. Acesta este viitorul apropiat al construcției de avioane. De exemplu, Boeing 787, care este pregătit pentru producție în doi ani, va consta în 55-60% din materiale compozite. Întreaga structură: fuselaj, aripă, penaj - este construită din materiale compozite - fibră de carbon. Cota de aluminiu va fi redusă la 15%. CFRP este un material extrem de atractiv pentru constructorii de avioane. Au o rezistență specifică ridicată, greutate redusă și caracteristici de resurse destul de decente. Amenințarea de distrugere din cauza formării de fisuri este redusă cu ordine de mărime. Deși, desigur, în legătură cu aceste materiale există o serie de probleme care nu au fost încă rezolvate. S-a constatat, de exemplu, că coroziunea se dezvoltă la punctul de contact dintre fibra de carbon și aluminiu din cauza apariției unui cuplu galvanic. Prin urmare, în astfel de locuri, aluminiul a trebuit să fie înlocuit cu titan.

Când a fost creată filiala Ulyanovsk, ponderea materialelor compozite în proiectarea aeronavelor interne nu a fost foarte mare. Cu toate acestea, încet am început să predăm munca tehnologilor, muncitorilor... Apoi au venit timpuri grele, întreaga fabrică era pe punctul de a se închide, dar ramura a supraviețuit. Treptat, producția a fost restabilită și, deși este încă pe jumătate blocată, sunt câteva comenzi pentru Tu-204, sunt comenzi din Germania pentru producția de Ruslan. Deci, există un domeniu de activitate pentru laboratorul nostru.

A doua linie de lucru a ramurii Ulyanovsk este acoperirile speciale, rezistente la eroziune și coroziune.

În timpul descompunerii lichidelor organometalice în vid, pe suprafețe se formează acoperiri de crom și carburi de crom. Prin ajustarea procesului, este posibil să se obțină acoperiri care conțin orice raport dintre aceste componente - de la crom pur la carburi pure. Duritatea stratului de crom este de 900-1000 MPa, duritatea stratului de carbură este de două ori mai mare - aproximativ 2000 MPa. Dar, cu cât duritatea este mai mare, cu atât fragilitatea este mai mare. Între aceste extreme și găsiți cel dorit în fiecare caz în parte.

Nanotehnologia oferă o altă modalitate de a obține rezultatele dorite. Nanoparticulele de carburi și oxizi metalici cu o dimensiune de 50 până la 200 nm sunt introduse în băile galvanice care conțin crom. Punctul culminant al procesului este că aceste particule în sine nu sunt incluse în compoziția acoperirii. Ele doar sporesc activitatea componentei depuse, creează centre suplimentare cristalizarea, datorită căreia stratul de acoperire este mai dens, mai rezistent la coroziune, are proprietăți anti-eroziune mai bune.

Și în concluzie, despre încă o calitate unică a institutului: în URSS a existat un sistem bun care a garantat în mod fiabil calitatea produsului final al întreprinderii. În VIAM, acest sistem a fost păstrat până în prezent. Dacă un birou de proiectare sau o companie privată achiziționează un produs, preferă să îl trimită la VIAM pentru testare înainte de utilizare. Încă avem încredere.

Vedeți într-o cameră pe același subiect

Până acum, am vorbit despre metale care „funcționează” în principal pe Pământ. În principal despre metale feroase. Acest lucru este firesc: fierul, oțelul și fonta i-au ajutat pe oameni să creeze o civilizație modernă. Până la începutul secolului nostru, fierul și aliajele sale au jucat un rol principal în industrie. Acest rol nu s-a pierdut nici acum, dar în secolul al XX-lea, alte metale - neferoase - încep să capete din ce în ce mai multă importanță. Din nou, cuprul a devenit foarte valoros și necesar. Metalul uneltelor antice de bronz s-a dovedit a fi indispensabil pentru inginerie electrică. Înfășurările transformatoarelor și generatoarelor electrice, liniile electrice, cablurile electrice din interiorul mașinilor și clădirilor sunt toate realizate din cupru. Apoi au ieșit în prim-plan și alte metale, care l-au ajutat pe om să cucerească mai întâi aerul, iar apoi spațiul fără aer.

Primele avioane aveau un cadru de lemn acoperit cu stofa. Erau numiți în derizoriu „cei zboară”. Dar acest design ușor și-a îndeplinit pe deplin scopul, atâta timp cât viteza de zbor nu depășește 150 de kilometri pe oră. Apoi vitezele au crescut - iar avioanele au început să se despartă în aer. S-au rupt aripile și s-au rupt, fuzelajele s-au destrămat... A devenit clar că cadrul de lemn trebuia aruncat. Ce poate înlocui lemnul și țesătura? Materialul necesar era mult mai rezistent, dar la fel de ușor. La urma urmei, întreaga istorie a aviației este, de fapt, o luptă cu greutatea. Cu cât aeronava este mai ușoară, cu atât va zbura mai repede, cu atât mai multă sarcină utilă poate prelua.

Primul metal zburător a fost aluminiul - cel mai comun metal din scoarța terestră. Rezervele sale sunt practic inepuizabile. Aluminiul este un bun conductor de căldură și electricitate, al doilea după argint, cupru și aur. Dar conform gravitație specifică este mult mai ușor decât aceste metale.

Aluminiul ar fi bun pentru toată lumea, dar problema este că este fragil, moale. Nu poți face avioane din ea. Și, în general, nu se poate face nimic decât feluri de mâncare. Prin urmare, utilizarea sa a fost foarte limitată. Și când tocmai a fost descoperit și a început să fie obținut în condiții de laborator, ei nu știau deloc la ce poate fi folosit acest metal.

Îmi amintesc că am citit într-o carte veche despre o aplicație neașteptată pe care țarul rus a găsit-o pentru aluminiu. Pentru detașamentul de grenadieri, care trebuia să participe la serbările de la Paris, au făcut căști de aluminiu. Furtuna a fost extraordinară. Parizienii gâfâiau, gândindu-se cât de bogat era țarul rus dacă făcea căști... din argint (la vremea aceea, publicul larg aproape că nu știa despre aluminiu). Parizienii s-au înșelat: căștile de aluminiu erau atunci mult mai scumpe decât cele de argint. Din păcate, nu am găsit nicăieri confirmarea acestui fapt, de aceea îl citez ca pe o semilegendă.

Dar să revenim la avioane. Dacă este imposibil să le faci din aluminiu pur, atunci poate din aliajele sale? Pe exemplul fierului și al oțelului, știm că aliajele pot fi de zeci de ori mai puternice decât principalele metale constitutive ale acestora. Este posibil să se creeze aliaje puternice și ușoare pe bază de aluminiu?

Mulți oameni de știință au lucrat la această problemă. Își bâjbeau drumul, încercând una câte una toate substanțele cunoscute la acea vreme. Cercetătorul german Alfred Wilm a fost primul care a dat peste soluția corectă. După sute de experimente, a descoperit că cuprul și magneziul, introduse în anumite proporții în aluminiu, își măresc rezistența de trei până la cinci ori. Acest lucru nu este atât de mult pe cât ne-am dori, dar dă speranță pentru un succes în continuare. Este posibil să se întărească aliajele rezultate pentru a le face și mai rezistente? Adevărat, se crede că dintre toate metalele numai oțelul și, în anumite condiții, cuprul și bronzul pot fi căliți, dar de ce este necesar să credem opinia populară?

Wilm a încălzit aliajul la 500 de grade și l-a coborât în ​​apă. Da, măsurătorile au arătat că un aliaj întărit este mai rezistent decât unul neîntărit. Dar cât? În mod surprinzător, dispozitivul a arătat de fiecare dată o nouă valoare. Dispozitivul este defect, a decis omul de știință și l-a dat spre verificare. Câteva zile mai târziu, după ce a primit un dispozitiv atent calibrat, Wilm a repetat măsurătorile. Rezistența aliajului s-a dublat.

Și apoi a dat seama de om de știință: puterea crește după expunere. Wilm a plasat secțiunea subțire la microscop și toate îndoielile au fost înlăturate: după expunere, aliajul a căpătat o structură cu granulație fină.

Era ceva de surprins: la urma urmei, se pare că totul se știa deja despre călire. De pe vremea lui Homer, oamenii au călit produsele metalice pentru a le oferi rezistență. Și totuși, natura a demonstrat o nouă proprietate necunoscută a metalelor: unele dintre ele sunt întărite nu în timpul călirii, ci după aceasta.

Deci, tehnologia a fost determinată: aliajul a fost stins și menținut timp de cinci până la șapte zile. În general, rezistența în comparație cu aluminiul pur crește de aproximativ zece ori. Puteți face avioane!

Wilm și-a vândut brevetul unei companii germane, care a început să producă un aliaj, numindu-l „duralumin”, ceea ce înseamnă aluminiu puternic. La noi, acest nume a fost transformat în duraluminiu, sau, pur și simplu, în duraluminiu.

Compușii volatili sunt cei care se pot evapora și condensa fără a-și modifica compoziția la temperaturi moderate (sub 700–800 K). Semne de volatilitate: posibilitatea de sublimare (sublimare) a substanței; prezența în spectrul de masă a compușilor moleculari sau a ionilor fragmentați care conțin metale.

Compușii metalici volatili pot fi împărțiți în mai multe clase:

1) complexe cu liganzi monodentat-donator (halogenuri);

• 2) borohidruri;
• 3) chelați (N-dicetonați și derivații lor, dialchilditiocarbamați, complecși cu liganzi macrociclici);
• 4) nitrați anhidri, perclorați;

5) complecşi cu liganzi de tip r-acceptor (complecşi ciclopentadienil);

6) complexe de liganzi mixte. Aici DPM este dipivaloilmetan; HFA - hexafluoracetonă; TTA - thenoiltrifluoracetonă; TBP este tributil fosfat.

Se poate observa că compuși cu o structură moleculară cu o natură covalentă clar exprimată a legăturii chimice și o stare de oxidare formal zero a metalului sau, de exemplu, compuși ai metalelor polivalente în cea mai mare stare de oxidare, în care metalul central ionul este complet ecranat, au volatilitatea maximă. Cea mai mare varietate de compuși volatili sunt caracterizate prin elemente d- și p, cele mai mici - prin metale grele alcaline și alcalino-pământoase. Astfel, proprietățile volatilității unui anumit compus sunt strâns legate de structura sa chimică. Compușii complecși volatili sunt utilizați în cromatografia gazoasă, analiza spectrometrică de masă, separarea și concentrarea prin sublimare.

Solubilitatea complexelor.

Solubilitatea substanțelor este determinată de raportul dintre energiile libere ale formării rețelei cristaline și ale solvației. Atât aceasta, cât și cealaltă energie depind de structura substanței și de natura solventului. Astfel, în solvenții foarte polari (apa), solubilitatea complecșilor scade în general în seria: încărcat » hidrofil neîncărcat > complexe hidrofobe neîncărcate. Pentru solvenții organici nepolari, seria de solubilitate este opusă.

Pentru complexele încărcate (inclusiv asociații de ioni), solubilitatea în apă crește în general odată cu încărcarea ionului, de ex.

scade pe măsură ce dimensiunea sa crește:

Pentru complexele neîncărcate, solubilitatea depinde în mod semnificativ de raportul dintre fragmentele hidrofile și hidrofobe. Astfel, printre chelați, solubilitatea în apă este, de regulă, mai mică pentru compușii saturați coordonator, adică cei în care toate locurile de coordonare ale atomului central sunt ocupate de un agent de chelare. De exemplu, dintre complecșii Ni(II), Fe(II), Сu(II), Co(II) cu dimetilglioximă () cu compoziția М:L = 1:2, solubilitatea în apă a dimetilglioximatului de nichel(II) este semnificativ mai mic decât cel al celorlalți. Motivul este că nichelul cu acest reactiv formează un complex pătrat planar saturat coordonator cu CN = 4 din compoziție, în timp ce Fe(II), Cu(II), Co(II) sunt complexe octaedrice nesaturate coordonator. Cu toate acestea, dacă partea organică a ligandului este suficient de mare, hidrofobă și poate bloca grupările hidrofile, atunci complexele nesaturate coordonator pot fi foarte puțin solubile în apă. De exemplu, solubilitatea în apă a majorității 8-hidroxichinolinaților hidrofobi nesaturați coordonator ai ionilor dublu încărcați ai compoziției este mai mică decât pentru complexul Cu(II) saturat coordonator, dar hidrofil cu acid aminoacetic:

Introducerea substituenților hidrofobi grei (efect de ponderare) într-o moleculă de chelat sau asociat ionic este utilizată pe scară largă în chimia analitică. Astfel, utilizarea cationilor organici grei face posibilă precipitarea chiar și a complexelor anorganice relativ simple sub formă de asociați ionici. De exemplu, din soluții diluate, fie cationul naftochinoliniu precipită cantitativ complexul. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că introducerea substituenților - chiar și hidrofobi - într-o poziție apropiată de atomii donatori ai grupărilor formatoare de chelați poate provoca obstacole sterice în timpul complexării și duce la un rezultat nedorit. Astfel, din cauza obstacolelor sterice cauzate de gruparea metil, doar două molecule de 2-metil-8-hidroxichinolină (HL) se pot atașa la ionul Al(III). Ca rezultat, se formează un complex de compoziție, care este încărcat și foarte solubil în apă.

O producție neobișnuită a fost dezvoltată pe locul fostei mine Lomovsky, nu departe de Kirovgrad. Aici, foștii specialiști ai gigantului local, topitoria de cupru, au organizat producția de diverse produse din aliaje de aluminiu. Mai precis - din materiale compozite.

De două decenii nu a existat nicio exploatare a minereului de cupru la Lomovka. Cu toate acestea, aceasta este singura din întreaga coroană a fostelor surse de materii prime a topitorii de cupru Kirovgrad, care a avut norocul să-și continue existența utilă. Adevărat, într-o calitate complet nouă. Bineînțeles, minele și lucrările, cumva îngropate de foștii proprietari, curgând cu jeturi de acid sulfuric, nu mai deranjează pe nimeni cu prezența lor. Dar o parte din clădirile de la sol este proprietatea Composite Materials LLC. Reconstruite, acestea servesc ca sit industrial pentru această companie de producție neobișnuită.

Aici, în instalațiile noastre de producție și depozitare, piciorul unui jurnalist nu a pus încă piciorul, - glumește directorul întreprinderii Lev Cherny, care este clar amuzat de uimirea noastră: suflați într-o eprubetă de metal surd, dar se pare că acesta este un tub cu o gaură la celălalt capăt. Nu există, desigur, nicio gaură, dar aerul... iese prin porii metalului.

La această întreprindere, un material special este produs folosind turnare - aluminiu poros. Din el sunt fabricate și filtre și amortizoare, care sunt utilizate în producția de petrol și gaze și echipamente chimice, echipamente auto, aviatice și feroviare, în general și produse de inginerie specială. Eșapele Lomov funcționează cu succes în sistemele de frânare camioane si autobuze. Produsele unice din „noul” Lomovka sunt cunoscute și achiziționate de peste două sute de firme interne și străine de constructii de mașini. Printre organizațiile care operează produse din aluminiu poros se numără OAO Sibneft, OAO Kurgankhimmash, OAO Transpnevmatika, OAO RAAZ AMO ZIL, OAO Salavatgidromash, OAO Pnevmatika și altele întreprinderi rusești, precum și companii din Belarus și Kazahstan, republicile baltice și Germania, Elveția și SUA...

Aluminiul este numit „metal volatil”. În acest sens, aluminiul poros este de două ori „volatil”. Nu cântărește aproape nimic. Ridicați o piesă de prelucrat și este ca și cum ar fi făcută din spumă. Dar cel mai important - piața este la cerere. După cum se spune, zboară departe! Deci, în acest sens, metafora este mult mai potrivită.

Am participat la multe expoziții de specialitate, am vizitat cea mai mare expoziție internațională de specialitate „Turnare și sudură” din Hanovra. Deci nicăieri, inclusiv în Hanovra, nu am văzut nimic asemănător cu produsele noastre, - spune Lev Cherny. Compania „Materiale compozite” a fost înființată cu participarea specialiștilor de la Institutul Politehnic Ural cu exact douăzeci de ani în urmă, la începutul anilor 80 perestroika și anii 90 „tulburați” ai secolului trecut. Cu toate acestea, nimeni nu știa atunci cum va fi următorul deceniu și cât de dificilă va fi calea către visul „afacerii proprii”. Captat de ideea îndrăzneață de a organiza o afacere pentru producerea unui material fără precedent - un analog ieftin de sârmă, metal-ceramică și materiale de plasă - Lev Cherny a părăsit postul de șef al atelierului metalurgic al combinatului Kirovgrad. Metalurgist prin educație, prin vocație și prin moștenire de la tatăl său, care a lucrat toată viața după război ca încălzitor pentru cuptoare metodice la laminor NTMK, Cherny s-a pus la treabă, închiriind o cameră mică pe Lomovka.

La început, a fost în esență un centru de cercetare și producție pentru dezvoltarea tehnologiei poroase de turnare a aluminiului, care a fost propus de fostul meu coleg de clasă, profesor la USTU-UPI, doctor în științe tehnice Evgeny Furman, - spune Lev Emelyanovich. - Când mina Lomovsky a încetat să mai funcționeze, am putut achiziționa clădiri, am găsit și instalat mașini unice japoneze și cehe, pentru - pentru prima dată în practica mondială - să implementăm tehnologia noastră la scară industrială. Facem dezvoltări de turnătorie cu adevărat unice, lucrăm activ cu producătorii mondiali de pneumatică în probleme de suprimare a zgomotului.

Mici, patru duzini de oameni, colectiv de muncă, dintre care peste un sfert sunt persoane cu studii inginerești, produce materiale de filtrare și filtre pentru diverse lichide și gaze, precum și amortizoare eficiente pentru orice sisteme pneumatice industriale folosind tehnologie originală. Astăzi, Lomovka produce peste 320 de dimensiuni standard de produse din acest material unic permeabil.

Următorul pas în dezvoltarea companiei, care nu se temea să se stabilească „departe de civilizație”, a fost dezvoltarea și lansarea producției în masă a mașinilor cu arc electric pentru tăierea metalelor. Apoi - producția de cuptoare cu reverberație și creuzet design original. Și pe viitor... Totuși, să nu ne grăbim mâine, pentru că acum trebuie să planificăm cu prudență.

Anul care a trecut, deși a fost o aniversare pentru companie, nu a trăit atât de ușor: valurile de criză au venit și aici. Industria auto a „căzut” - iar acest lucru a afectat imediat numărul de comenzi. La un moment dat, a trebuit chiar să scurtez săptămâna de lucru și să lucrez pe un program „trunchiat” vreo trei luni. Dar în An Nou echipa intra cu un ritm normal de viata. Mai exact, el intră. O atingere semnificativă: în primii ani de existență ai întreprinderii, muncitorii au fost livrați la Lomovka cu un autobuz special. Mai târziu, nevoia a dispărut: oamenii au început să vină să lucreze mașini proprii dobândit cu un salariu onest. Așa este: la muncă - în afara orașului. Acolo, unde aerul pădurii este atât de transparent, unde un râu de munte curge cu apă înghețată, gustul este așa încât nu te vei îmbăta.

O nenorocire, rănile grave la sol sunt semne inestetice ale iresponsabilității umane cu care foștii proprietari ai minei Lomovsky și-au tratat obligațiile legale de recuperare a solului. La un moment dat, după ce a abandonat minele și nu numai în Lomovka, gigantul de topire a cuprului din Kirovgrad a uitat complet de necesitatea punerii în ordine a planetei, după cum se spune. Un peisaj ciudat, cu urme ale lucrărilor miniere și zone pronunțate de colaps, uneori derutează foarte mult oaspeții de afaceri - reprezentanții întreprinderilor nerezidente și străine interesate de produsele „noii” Lomovka.

Nu întâmplător, gândindu-se la dezvoltarea producției și la stabilirea unui marketing demn, conducerea companiei Materiale Compozite încearcă să „trece” la ecologiști și avocați. Ne place sau nu, teritoriul fostei mine trebuie pus în ordine. Pentru că nu merită să-ți tratezi pământul natal atât de neglijent, pe care poți face atât de multe cu mâinile și cu un cap inteligent.

Apropo, inginerii din Cernoy lucrează acum la crearea unei fabrici pilot unice pentru procesarea nămolului și a apelor uzate de mină, care reprezintă o amenințare neîncetată la adresa bunăstării ecologice a regiunii Kirovgrad. Nu a fost posibil să se găsească investitori care să implementeze tehnologia dovedită de sorbție pentru extragerea cuprului, zincului și a metalelor rare din iazurile și haldele de nămol. Planul de afaceri depus pentru producție a fost studiat în cursul anului în structura de investiții creată de administrația regională, dar a fost respins. Și totuși Cherny nu a renunțat la idee. Au început lucrările la stația de tratare a nămolului - fără bani împrumutați, datorită entuziasmului. Din fericire, noii proprietari ai Lomovka nu au probleme cu această capitală.

Zinaida PANSHINA, Ziar regional