Προηγμένα διαστημικά υλικά. Ενδιαφέροντα γεγονότα και χρήσιμες συμβουλές

"Χρήσεις μετάλλων" - Ο υδράργυρος χρησιμοποιείται για την πλήρωση των θερμομέτρων. Σήμερα, πολλά από τα αντικείμενα που χρησιμοποιούμε στη ζωή είναι κατασκευασμένα από μέταλλα. Μάρκος Αυρήλιος. Τα αξεσουάρ ραπτικής είναι επίσης κατασκευασμένα από χάλυβα. Καλός αγωγός θερμότητας και ηλεκτρισμού (δεύτερος μόνο μετά το ασήμι). Ο χάλυβας χρησιμοποιείται για την κατασκευή οικιακών σκευών. Τα μέταλλα στη ζωή μας.

«Μάθημα μετάλλων» - Μέταλλα. Έγχρωμο 10%. Ένταξη της χημείας με άλλα μαθήματα. Ο υπερβολικός σίδηρος μετατρέπει ένα άτομο σε ένα επιθετικό πλάσμα με σκληρό, εγωιστικό χαρακτήρα. Χημικά στοιχεία που απαρτίζουν το ανθρώπινο σώμα. Οι ομιλητές, όπως αποδεικνύεται, λατρεύουν να μιλάνε λόγω... της αφθονίας του υδραργύρου στο σώμα. Ο χρυσός κυριαρχεί στο σώμα των μάταιων, αλαζονικών ανθρώπων.

«Μεταλλικά στοιχεία» - Κασσίτερος (Λατινικά. Ο κασσίτερος ήταν γνωστός στον άνθρωπο ήδη από την 4η χιλιετία π.Χ.. Εποχή του Χαλκού. Γέφυρα Annichkov στην Αγία Πετρούπολη. Χύτευση σιδήρου. Νάτριο. Κανόνι Τσάρου. Ο χρυσός έχει εξαιρετικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση. Κολοσσός της Ρόδου Σιδερένιες βελόνες ραπτικής Discobolus Natrium), μαλακό αλκαλικό μέταλλο σε ασημί χρώμα.

«Διάβρωση μετάλλων» - Γενικές ιδιότητες και παραγωγή. Η καταστροφή μετάλλων και κραμάτων υπό την επίδραση του περιβάλλοντος ονομάζεται διάβρωση. Διάβρωση μετάλλων. Διάβρωση μετάλλων Μέθοδοι λήψης μετάλλων. Τι θα μάθετε (σχέδιο μελέτης θέματος). Μεταλλική σύνδεση. Τα μέταλλα στη ζωή μας. Από τα δύο μέταλλα, το πιο ενεργό διαβρώνεται.

"Χαρακτηριστικά των μετάλλων" - Σίδηρος. Σκουριά και διάβρωση μετάλλων. Καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Τα μέταλλα αποτελούν περίπου το 70% όλων των χημικών στοιχείων. Τα μέταλλα αποτελούν ένα από τα θεμέλια του πολιτισμού στον πλανήτη Γη. Γενικά χαρακτηριστικά. Μεγάλες ποσότητες νατρίου και μαγνησίου βρίσκονται στο θαλασσινό νερό: - 1,05%, - 0,12%. Ποικιλία μετάλλων.

"Μη σιδηρούχα μέταλλα" - Σωλήνας Kimberlite "Mir", διαμέτρου 1.500 m, βάθους 500 m εργοστάσιο αλουμινίου Sayan. Αλουμίνιο κασσίτερος χαλκός βολφράμιο νικέλιο μολυβδαίνιο μαγνήσιο ασήμι. Τα μη σιδηρούχα μέταλλα είναι ανθεκτικά στη θερμότητα, διοχετεύουν καλά τον ηλεκτρισμό και δεν σκουριάζουν. Κασσίτερος αλουμινίου από χρυσό τιτάνιο, χαλκός βολφραμίου ψευδάργυρος. Ελαφρά μη σιδηρούχα μέταλλα.

Σε ένα μήνα θα είναι ακριβώς μισός αιώνας από την πρώτη εκτόξευση του πυραύλου R-7, που πραγματοποιήθηκε στις 15 Μαΐου 1957. Αυτός ο πύραυλος, που εξακολουθεί να μεταφέρει όλους τους κοσμοναύτες μας, είναι ένας άνευ όρων θρίαμβος της σχεδιαστικής ιδέας έναντι του υλικού κατασκευής. Είναι ενδιαφέρον ότι ακριβώς 30 χρόνια μετά την εκτόξευσή του, στις 15 Μαΐου 1987, έγινε η πρώτη εκτόξευση του πυραύλου Energia, ο οποίος, αντίθετα, χρησιμοποιούσε πολλά εξωτικά υλικά που δεν ήταν διαθέσιμα πριν από 30 χρόνια.

Όταν ο Στάλιν έθεσε στον Κορόλεφ το καθήκον να αντιγράψει το V-2, πολλά από τα υλικά του ήταν καινούργια για την τότε σοβιετική βιομηχανία, αλλά μέχρι το 1955 τα προβλήματα που θα μπορούσαν να εμποδίσουν τους σχεδιαστές να εφαρμόσουν ιδέες είχαν ήδη εξαφανιστεί. Ποιος ξέρει, τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία του πυραύλου R-7, ακόμη και το 1955, δεν διακρίθηκαν από την καινοτομία τους - τελικά, ήταν απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το κόστος χρόνου και χρήματος κατά τη μαζική παραγωγή του πυραύλου. Ως εκ τούτου, η βάση του σχεδιασμού του ήταν τα κράματα αλουμινίου που είχαν αναπτυχθεί από καιρό.

Προηγουμένως, ήταν της μόδας να αποκαλούμε το αλουμίνιο "φτερωτό μέταλλο", τονίζοντας ότι εάν μια κατασκευή δεν οδηγεί στο έδαφος ή σε ράγες, αλλά πετά, τότε πρέπει να είναι κατασκευασμένη από αλουμίνιο. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλά φτερωτά μέταλλα και αυτός ο ορισμός έχει φύγει από τη μόδα εδώ και πολύ καιρό. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το αλουμίνιο είναι καλό, αρκετά φθηνό, τα κράματά του είναι σχετικά γερά, είναι εύκολο στην επεξεργασία κ.λπ. Αλλά δεν μπορείτε να κατασκευάσετε ένα αεροπλάνο μόνο από αλουμίνιο. Το αλουμίνιο κληρονομήθηκε από την αεροπορία και η τεχνολογία πυραύλων άρχισε να χρησιμοποιεί αυτό το μέταλλο. Αλλά ήταν εδώ που αποκαλύφθηκε η στενότητα των δυνατοτήτων του.

Αλουμίνιο

«Φτερωτό μέταλλο», αγαπημένο των σχεδιαστών αεροσκαφών. Το καθαρό αλουμίνιο είναι τρεις φορές ελαφρύτερο από τον χάλυβα, πολύ όλκιμο, αλλά όχι πολύ ισχυρό.

Για να γίνει ένα καλό δομικό υλικό, πρέπει να κατασκευαστούν κράματα από αυτό. Ιστορικά, το πρώτο ήταν το duralumin (duralumin, duralumin, όπως το αποκαλούμε πιο συχνά) - αυτό το όνομα δόθηκε στο κράμα από μια γερμανική εταιρεία που το πρότεινε για πρώτη φορά το 1909 (από το όνομα της πόλης Duren). Αυτό το κράμα, εκτός από αλουμίνιο, περιέχει μικρές ποσότητες χαλκού και μαγγανίου, που αυξάνουν δραματικά την αντοχή και την ακαμψία του. Αλλά το duralumin έχει επίσης μειονεκτήματα: δεν μπορεί να συγκολληθεί και είναι δύσκολο να σφραγιστεί (χρειάζεται θερμική επεξεργασία). Αποκτά πλήρη αντοχή με την πάροδο του χρόνου, αυτή η διαδικασία ονομάζεται "γήρανση" και μετά τη θερμική επεξεργασία το κράμα πρέπει να παλαιωθεί ξανά. Ως εκ τούτου, τα μέρη από αυτό συνδέονται με πριτσίνια και μπουλόνια.

Σε έναν πύραυλο είναι κατάλληλος μόνο για "στεγνά" διαμερίσματα - ο καρφωτός σχεδιασμός δεν εγγυάται στεγανότητα υπό πίεση. Κράματα που περιέχουν μαγνήσιο (συνήθως όχι περισσότερο από 6%) μπορούν να παραμορφωθούν και να συγκολληθούν. Είναι τα πιο άφθονα στον πύραυλο R-7 (συγκεκριμένα, όλα τα τανκς είναι κατασκευασμένα από αυτά).

Οι Αμερικανοί μηχανικοί είχαν στη διάθεσή τους ισχυρότερα κράματα αλουμινίου που περιείχαν έως και δώδεκα διαφορετικά εξαρτήματα. Αλλά πρώτα απ 'όλα, τα κράματά μας ήταν κατώτερα από αυτά του ωκεανού ως προς το εύρος των ιδιοτήτων. Είναι σαφές ότι διαφορετικά δείγματα μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς στη σύνθεση, και αυτό οδηγεί σε διαφορές στις μηχανικές ιδιότητες. Στο σχεδιασμό, συχνά πρέπει να βασιστεί κανείς όχι στη μέση αντοχή, αλλά στην ελάχιστη ή εγγυημένη αντοχή, η οποία στα κράματά μας θα μπορούσε να είναι αισθητά χαμηλότερη από τη μέση.

Στο τελευταίο τέταρτο του 20ου αιώνα, η πρόοδος στη μεταλλουργία οδήγησε στην εμφάνιση κραμάτων αλουμινίου-λιθίου. Εάν προηγουμένως τα πρόσθετα στο αλουμίνιο αποσκοπούσαν μόνο στην αύξηση της αντοχής, τότε το λίθιο κατέστησε δυνατό να γίνει το κράμα αισθητά ελαφρύτερο. Η δεξαμενή υδρογόνου του πυραύλου Energia κατασκευάστηκε από κράμα αλουμινίου-λιθίου και οι δεξαμενές Shuttle κατασκευάζονται τώρα από αυτό.

Τέλος, το πιο εξωτικό υλικό με βάση το αλουμίνιο είναι το σύνθετο bora-aluminium, όπου το αλουμίνιο παίζει τον ίδιο ρόλο με την εποξική ρητίνη στο fiberglass: συγκρατεί μαζί ίνες βορίου υψηλής αντοχής. Αυτό το υλικό μόλις άρχισε να εισάγεται στην εγχώρια κοσμοναυτική - ένα ζευκτό κατασκευάζεται από αυτό μεταξύ των δεξαμενών της τελευταίας τροποποίησης του ανώτερου σταδίου DM-SL, που συμμετέχει στο έργο Sea Launch.

Η επιλογή του σχεδιαστή έχει γίνει πολύ πιο πλούσια τα τελευταία 50 χρόνια. Παρόλα αυτά, τόσο τότε όσο και τώρα, το αλουμίνιο είναι το Νο. 1 μέταλλο σε έναν πύραυλο. Αλλά, φυσικά, υπάρχει μια σειρά από άλλα μέταλλα χωρίς τα οποία ένας πύραυλος δεν μπορεί να πετάξει.

Αναντικατάστατο στοιχείο κάθε μηχανικής κατασκευής. Ο σίδηρος, με τη μορφή μιας ποικιλίας από ανοξείδωτους χάλυβες υψηλής αντοχής, είναι το δεύτερο πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μέταλλο στους πυραύλους.

Όπου το φορτίο δεν κατανέμεται σε μια μεγάλη κατασκευή, αλλά συγκεντρώνεται σε ένα σημείο ή πολλά σημεία, ο χάλυβας κερδίζει το αλουμίνιο.

Ο χάλυβας είναι πιο άκαμπτος - μια κατασκευή από χάλυβα, οι διαστάσεις της οποίας δεν πρέπει να "επιπλέουν" υπό φορτίο, είναι σχεδόν πάντα πιο συμπαγής και μερικές φορές ακόμη πιο ελαφριά από το αλουμίνιο. Ο χάλυβας ανέχεται πολύ καλύτερα τους κραδασμούς, είναι πιο ανεκτικός στη θερμότητα, ο χάλυβας είναι φθηνότερος, με εξαίρεση τις πιο εξωτικές ποικιλίες, ο χάλυβας, τελικά, χρειάζεται για τη δομή εκτόξευσης, χωρίς τον οποίο ένας πύραυλος - καλά, ξέρετε...

Τα άρματα πυραύλων Noah μπορεί να είναι χάλυβα. Θαυμάσιος; Ναί. Ωστόσο, ο πρώτος αμερικανικός διηπειρωτικός πύραυλος Atlas χρησιμοποίησε δεξαμενές από ανοξείδωτο χάλυβα με λεπτά τοιχώματα. Για να κερδίσει ένας πύραυλος από χάλυβα τον αλουμινένιο, έπρεπε να αλλάξουν ριζικά πολλά πράγματα. Το πάχος του τοιχώματος των δεξαμενών κοντά στο χώρο του κινητήρα έφτασε τα 1,27 χιλιοστά (1/20 ίντσα), χρησιμοποιήθηκαν λεπτότερα φύλλα ψηλότερα και στην κορυφή της δεξαμενής κηροζίνης το πάχος ήταν μόνο 0,254 χιλιοστά (0,01 ίντσα). Και η ανώτερη βαθμίδα υδρογόνου Centaur, κατασκευασμένη σύμφωνα με την ίδια αρχή, έχει έναν τοίχο πάχος σαν λεπίδα ξυραφιού - 0,127 χιλιοστά!

Ένα τέτοιο λεπτό τοίχωμα θα καταρρεύσει ακόμη και κάτω από το βάρος του, επομένως διατηρεί το σχήμα του αποκλειστικά λόγω εσωτερικής πίεσης: από τη στιγμή της κατασκευής, οι δεξαμενές σφραγίζονται, φουσκώνονται και αποθηκεύονται σε αυξημένη εσωτερική πίεση.

Κατά τη διαδικασία κατασκευής, οι τοίχοι στηρίζονται από εσωτερικά ειδικές βάσεις. Το πιο δύσκολο στάδιο αυτής της διαδικασίας είναι η συγκόλληση του πυθμένα στο κυλινδρικό μέρος. Έπρεπε να γίνει σε ένα πέρασμα, ως αποτέλεσμα, πολλές ομάδες συγκολλητών, δύο ζεύγη η κάθε μία, το έκαναν σε διάστημα δεκαέξι ωρών. οι ταξιαρχίες αντικαθιστούσαν η μία την άλλη κάθε τέσσερις ώρες. Ταυτόχρονα, το ένα από τα δύο ζευγάρια δούλευε μέσα στη δεξαμενή.

Δεν είναι εύκολη δουλειά, σίγουρα. Αλλά ήταν σε αυτόν τον πύραυλο που ο Αμερικανός Τζον Γκλεν μπήκε σε τροχιά για πρώτη φορά. Και τότε είχε μια ένδοξη και μακρά ιστορία, και το μπλοκ του Κενταύρου πετά μέχρι σήμερα. Το V-2, παρεμπιπτόντως, είχε επίσης ένα σώμα από χάλυβα - ο χάλυβας εγκαταλείφθηκε εντελώς μόνο στον πύραυλο R-5, όπου το σώμα από χάλυβα αποδείχθηκε περιττό λόγω της αποσπώμενης κεφαλής.

Ποιο μέταλλο μπορεί να τοποθετηθεί στην τρίτη θέση «από πλευράς πυραυλικής ισχύος»; Η απάντηση μπορεί να φαίνεται προφανής. Τιτάνιο; Αποδεικνύεται καθόλου.

Το κύριο μέταλλο της ηλεκτρικής και θερμικής τεχνολογίας. Λοιπόν, δεν είναι περίεργο; Αρκετά βαρύ, όχι πολύ δυνατό, σε σύγκριση με το ατσάλι - εύτηκτο, μαλακό, σε σύγκριση με το αλουμίνιο - ακριβό, αλλά παρόλα αυτά ένα αναντικατάστατο μέταλλο.

Όλα έχουν να κάνουν με την τερατώδη θερμική αγωγιμότητα του χαλκού - είναι δέκα φορές μεγαλύτερη από τον φθηνό χάλυβα και σαράντα φορές μεγαλύτερη από τον ακριβό ανοξείδωτο χάλυβα. Το αλουμίνιο είναι επίσης κατώτερο από τον χαλκό ως προς τη θερμική αγωγιμότητα, και ταυτόχρονα ως προς το σημείο τήξης. Και χρειαζόμαστε αυτήν την τρελή θερμική αγωγιμότητα στην ίδια την καρδιά του πυραύλου - στον κινητήρα του. Το εσωτερικό τοίχωμα του κινητήρα του πυραύλου είναι κατασκευασμένο από χαλκό, αυτό που συγκρατεί τη θερμότητα των τριών χιλιάδων βαθμών της καρδιάς του πυραύλου. Για να αποφευχθεί η τήξη του τοίχου, γίνεται σύνθετος - ο εξωτερικός, ο χάλυβας, κρατά μηχανικά φορτία και ο εσωτερικός, ο χαλκός, παίρνει θερμότητα.

Στο λεπτό κενό μεταξύ των τοίχων υπάρχει μια ροή καυσίμου, που κατευθύνεται έξω από τη δεξαμενή στον κινητήρα, και στη συνέχεια αποδεικνύεται ότι ο χαλκός υπερτερεί του χάλυβα: το γεγονός είναι ότι οι θερμοκρασίες τήξης διαφέρουν κατά το ένα τρίτο, αλλά η θερμική αγωγιμότητα είναι δεκάδες φορές. Έτσι ο ατσάλινος τοίχος θα καεί πριν από τον χάλκινο. Το όμορφο «χάλκινο» χρώμα των ακροφυσίων του κινητήρα R-7 είναι ξεκάθαρα ορατό σε όλες τις φωτογραφίες και στις τηλεοπτικές αναφορές σχετικά με τη μεταφορά πυραύλων στον τόπο εκτόξευσης.

Το εσωτερικό τοίχωμα «φωτιάς» των πυραυλοκινητήρων R-7 δεν είναι κατασκευασμένο από καθαρό χαλκό, αλλά από χρώμιο μπρούτζο που περιέχει μόνο 0,8% χρώμιο. Αυτό μειώνει κάπως τη θερμική αγωγιμότητα, αλλά ταυτόχρονα αυξάνει τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας (αντοχή στη θερμότητα) και διευκολύνει τη ζωή των τεχνολόγων - ο καθαρός χαλκός είναι πολύ παχύρρευστος, είναι δύσκολο να επεξεργαστεί με κοπή και οι νευρώσεις πρέπει να αλέθονται στο εσωτερικό σακάκι, με το οποίο συνδέεται με το εξωτερικό. Το πάχος του υπόλοιπου χάλκινου τοίχου είναι μόνο ένα χιλιοστό, οι νευρώσεις έχουν το ίδιο πάχος και η απόσταση μεταξύ τους είναι περίπου 4 χιλιοστά.

Όσο χαμηλότερη είναι η ώση του κινητήρα, τόσο χειρότερες είναι οι συνθήκες ψύξης - η κατανάλωση καυσίμου είναι χαμηλότερη και η σχετική επιφάνεια είναι αντίστοιχα μεγαλύτερη. Επομένως, σε κινητήρες χαμηλής ώσης που χρησιμοποιούνται σε διαστημόπλοια, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε όχι μόνο καύσιμο για ψύξη, αλλά και οξειδωτικό - νιτρικό οξύ ή τετροξείδιο του αζώτου. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το χάλκινο τοίχωμα πρέπει να επικαλύπτεται με χρώμιο στην πλευρά όπου ρέει το οξύ για προστασία. Αλλά πρέπει να το αντέξετε και αυτό, αφού ένας κινητήρας με χάλκινο πυροτοιχείο είναι πιο αποδοτικός.

Για να είμαστε δίκαιοι, ας πούμε ότι υπάρχουν και κινητήρες με εσωτερικό τοίχωμα από χάλυβα, αλλά οι παράμετροί τους, δυστυχώς, είναι πολύ χειρότερες. Και δεν είναι μόνο η ισχύς ή η ώση, όχι, η κύρια παράμετρος της τελειότητας του κινητήρα - η συγκεκριμένη ώθηση - σε αυτήν την περίπτωση γίνεται μικρότερη κατά ένα τέταρτο, αν όχι κατά ένα τρίτο. Για τους «μέσους» κινητήρες είναι 220 δευτερόλεπτα, για τους καλούς - 300 δευτερόλεπτα, και για τους καλύτερους «ψαγμένους και εξελιγμένους», αυτοί από τους οποίους υπάρχουν τρεις στο πίσω μέρος του Shuttle, - 440 δευτερόλεπτα όχι λόγω κινητήρων με χάλκινο τοίχωμα τόσο τέλεια σχεδίαση, όσο το υγρό υδρογόνο. Είναι ακόμη και θεωρητικά αδύνατο να φτιάξεις έναν κινητήρα κηροζίνης σαν αυτόν. Ωστόσο, τα κράματα χαλκού επέτρεψαν να «συμπιέσει» έως και το 98% της θεωρητικής του απόδοσης από καύσιμο πυραύλων.

Ένα πολύτιμο μέταλλο γνωστό στην ανθρωπότητα από την αρχαιότητα. Ένα μέταλλο που δεν μπορείς να ζήσεις πουθενά. Σαν το καρφί που έλειπε από το σφυρήλατο στο διάσημο ποίημα, κρατάει τα πάντα πάνω του.

Είναι αυτός που συνδέει χαλκό και χάλυβα σε μια μηχανή υγρού πυραύλου, και αυτό, ίσως, αποκαλύπτει τη μυστικιστική ουσία του. Κανένα από τα άλλα υλικά κατασκευής δεν έχει καμία σχέση με τον μυστικισμό - τα μυστικιστικά μονοπάτια απλώνονται αποκλειστικά πίσω από αυτό το μέταλλο. Και αυτό συνέβη σε όλη την ιστορία της χρήσης του από τον άνθρωπο, σημαντικά μεγαλύτερη από αυτή του χαλκού ή του σιδήρου. Τι μπορούμε να πούμε για το αλουμίνιο, το οποίο ανακαλύφθηκε μόλις τον δέκατο ένατο αιώνα, και έγινε σχετικά φθηνό ακόμη και αργότερα - τον εικοστό.

Όλα τα χρόνια του ανθρώπινου πολιτισμού, αυτό το εξαιρετικό μέταλλο είχε έναν τεράστιο αριθμό χρήσεων και μια ποικιλία επαγγελμάτων. Πολλές μοναδικές ιδιότητες αποδόθηκαν σε αυτό οι άνθρωποι το χρησιμοποιούσαν όχι μόνο στις τεχνικές και επιστημονικές τους δραστηριότητες, αλλά και στη μαγεία. Για παράδειγμα, για πολύ καιρό πίστευαν ότι «κάθε είδους κακά πνεύματα τον φοβούνται».

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του μετάλλου ήταν το υψηλό του κόστος, γι' αυτό έπρεπε πάντα να χρησιμοποιείται με φειδώ, ή μάλλον, με σύνεση - όπως απαιτούσε η επόμενη εφαρμογή που έφτιαξαν οι ανήσυχοι άνθρωποι. Αργά ή γρήγορα, βρέθηκαν άλλα υποκατάστατά του, που με τον καιρό, με μικρότερη ή μεγαλύτερη επιτυχία, το αντικατέστησαν.

Σήμερα, σχεδόν μπροστά στα μάτια μας, εξαφανίζεται από μια τόσο υπέροχη σφαίρα ανθρώπινης δραστηριότητας όπως η φωτογραφία, που για σχεδόν ενάμιση αιώνα έκανε τη ζωή μας πιο γραφική και τα χρονικά μας πιο αξιόπιστα. Και πριν από πενήντα (και κάτι) χρόνια άρχισε να χάνει έδαφος σε μια από τις αρχαιότερες τέχνες - τη νομισματοκοπία. Φυσικά, νομίσματα από αυτό το μέταλλο παράγονται ακόμα και σήμερα - αλλά αποκλειστικά για τη διασκέδασή μας: έχουν πάψει εδώ και καιρό να είναι πραγματικά χρήματα και έχουν μετατραπεί σε αγαθά - δώρα και συλλεκτικά αντικείμενα.

Ίσως, όταν οι φυσικοί εφεύρουν την τηλεμεταφορά και οι κινητήρες πυραύλων δεν χρειάζονται πλέον, να έρθει η τελευταία ώρα για έναν άλλο τομέα εφαρμογής της. Αλλά μέχρι στιγμής δεν έχει καταστεί δυνατό να βρεθεί ένας επαρκής αντικαταστάτης του, και αυτό το μοναδικό μέταλλο παραμένει ασυναγώνιστο στην επιστήμη των πυραύλων - καθώς και στο κυνήγι για βρικόλακες.

Μάλλον έχετε ήδη μαντέψει ότι όλα τα παραπάνω ισχύουν για το ασήμι. Το σύγχρονο GIRD και εξακολουθεί να είναι ο μόνος τρόπος σύνδεσης τμημάτων του θαλάμου καύσης των κινητήρων πυραύλων είναι η συγκόλληση με ασημί συγκολλήσεις σε φούρνο κενού ή σε αδρανές αέριο. Οι προσπάθειες εύρεσης κολλήσεων χωρίς ασήμι για αυτόν τον σκοπό δεν έχουν οδηγήσει μέχρι στιγμής πουθενά. Σε ορισμένες στενές περιοχές, αυτό το πρόβλημα μπορεί μερικές φορές να λυθεί - για παράδειγμα, τα ψυγεία επισκευάζονται τώρα με συγκόλληση χαλκού-φωσφόρου - αλλά στους κινητήρες υγρών πυραύλων δεν υπάρχει αντικατάσταση για το ασήμι. Στον θάλαμο καύσης μιας μεγάλης μηχανής πυραύλων υγρού καυσίμου, το περιεχόμενό της φτάνει τα εκατοντάδες γραμμάρια και μερικές φορές το ένα κιλό.

Το ασήμι ονομάζεται πολύτιμο μέταλλο μάλλον από συνήθεια χιλιετιών, υπάρχουν μέταλλα που δεν θεωρούνται πολύτιμα, αλλά είναι πολύ πιο ακριβά από το ασήμι. Πάρτε για παράδειγμα το βηρύλλιο. Αυτό το μέταλλο είναι τρεις φορές πιο ακριβό από το ασήμι, αλλά το ιόν χρησιμοποιείται σε διαστημόπλοια (αν και όχι σε πυραύλους) Είναι κυρίως γνωστό για την ικανότητά του να επιβραδύνει και να ανακλά τα νετρόνια στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Άρχισε να χρησιμοποιείται ως δομικό υλικό αργότερα.

Φυσικά, είναι αδύνατο να απαριθμήσουμε όλα τα μέταλλα που μπορούν να ονομαστούν περήφανα "φτερωτά" και δεν υπάρχει λόγος για αυτό. Το μονοπώλιο των μετάλλων, που υπήρχε στις αρχές της δεκαετίας του 1950, έχει σπάσει εδώ και πολύ καιρό από πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα. Υπάρχουν ήδη φέρινγκ από ανθρακονήματα που καλύπτουν το ωφέλιμο φορτίο και ακροφύσια από ανθρακονήματα για κινητήρες ανώτερης κατηγορίας και αρχίζουν σταδιακά να ανταγωνίζονται τα μεταλλικά μέρη.

Όμως, όπως γνωρίζουμε από την ιστορία, οι άνθρωποι εργάζονται με μέταλλα για περίπου δέκα χιλιάδες χρόνια, και δεν είναι τόσο εύκολο να βρεθεί ένα ισοδύναμο αντικαταστάτη για αυτά τα υλικά.

Τιτάνιο και κράματα τιτανίου

Το πιο μοδάτο μέταλλο της διαστημικής εποχής.

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, το τιτάνιο δεν χρησιμοποιείται πολύ ευρέως στην τεχνολογία πυραύλων - τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή κυλίνδρων αερίου υψηλής πίεσης (ειδικά για ήλιο). Τα κράματα τιτανίου γίνονται ισχυρότερα όταν τοποθετούνται σε δεξαμενές υγρού οξυγόνου ή υγρού υδρογόνου, με αποτέλεσμα μικρότερο βάρος. Στο διαστημικό σκάφος TKS, το οποίο, ωστόσο, δεν πέταξε ποτέ ως αστροναύτες, η κίνηση των μηχανισμών σύνδεσης ήταν πνευματική για αυτό αποθηκεύτηκε σε πολλά μπαλόνια τιτανίου 36 λίτρων με πίεση λειτουργίας 330 ατμοσφαιρών. Κάθε τέτοιος κύλινδρος ζύγιζε 19 κιλά. Αυτό είναι σχεδόν πέντε φορές ελαφρύτερο από ένα τυπικό δοχείο συγκόλλησης ίδιας χωρητικότητας, αλλά σχεδιασμένο για τη μισή πίεση!

Το παλλάδιο θεωρείται το πιο πολλά υποσχόμενο μέταλλο από την ομάδα της πλατίνας - είναι το πιο εύκολο στην εξόρυξη και σχετικά φθηνό, και λόγω της ομοιότητας των χαρακτηριστικών μπορεί εύκολα να αντικαταστήσει την ίδια την πλατίνα. Το μεγαλύτερο μέρος του παλλαδίου που εξορύσσεται πηγαίνει στην ηλεκτρική μηχανική, τη χημική βιομηχανία και τα κοσμήματα. Πρόσφατα, οι ειδικοί παρατήρησαν έλλειψη παλλαδίου στην αγορά και μείωση των αποθεμάτων αυτού του μετάλλου αποκτά επενδυτική αξία, παρά το γεγονός ότι δεν προβλέπεται ακόμη απότομη αύξηση των τιμών του παλλαδίου.

Το παλλάδιο ανακαλύφθηκε από τον Άγγλο χημικό και διυλιστή William Wollaston, ο οποίος διέλυσε το μετάλλευμα σε aqua regia και στη συνέχεια καθίζησε την απελευθερωμένη πλατίνα με χλωριούχο αμμώνιο. Μέσα από πειράματα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι πρόσθεσε κυανιούχο υδράργυρο στο διάλυμα και έλαβε κυανιούχο παλλάδιο, από το οποίο όταν θερμανόταν προέκυπτε καθαρό παλλάδιο. Ο Wollaston πλαισίωσε την ανακάλυψή του με μυθοπλασία - έστειλε ανώνυμα μια ράβδο παλλαδίου σε έναν από τους εμπόρους του Λονδίνου, περιγράφοντας την ομοιότητά του με την πλατίνα. Ο έμπορος έβαλε προς πώληση το πλινθίο, το οποίο τράβηξε μεγάλη προσοχή από επιχειρηματίες και επιστήμονες. Υπήρξε πολλή διαμάχη γύρω από το νέο μέταλλο - εξετάστηκε και αναλύθηκε, διαφωνήθηκε και κατηγορήθηκε ως πλαστό. Μετά από αρκετό καιρό, μια ανακοίνωση εμφανίστηκε στο μεγαλύτερο επιστημονικό περιοδικό ότι ο δωρητής αυτού θα πλήρωνε 20 λίρες στερλίνες σε αυτόν που δημιούργησε το ίδιο μέταλλο σε ένα χρόνο. Ούτε μία απόπειρα δεν ήταν επιτυχής και το 1804 ο Wollaston ανέφερε στη Βασιλική Εταιρεία ότι ήταν μόνο δικό του έργο. Εκτός από το παλλάδιο, ανακάλυψε και το ρόδιο, αλλά δεν ήταν τόσο αποτελεσματικό. Το νέο μέταλλο έλαβε το όνομά του προς τιμήν του αστεροειδούς Παλλάς, που ανακαλύφθηκε ένα χρόνο πριν από την εφεύρεση του μετάλλου. Στην ιστορία, παλλάδιο ή παλλάδιο ήταν το όνομα που δόθηκε στο ιερό άγαλμα της αρχαίας ελληνικής θεάς Παλλάς Αθηνάς. Τώρα στον επιστημονικό κόσμο υπάρχει ένα σήμα τιμής - το "Wollaston Medal", το οποίο κόβεται από καθαρό παλλάδιο.

Εκείνη την εποχή, η πλατίνα ήταν το μόνο γνωστό ορυκτό που περιείχε παλλάδιο, αλλά τώρα έχουν ανακαλυφθεί περίπου 30. Βρίσκεται πολύ σπάνια με τη μορφή ψήγματος, πιο συχνά στη σύνθεση ορυκτών μαζί με πλατίνα, μόλυβδο, κασσίτερο, θείο, τελλούριο. και άλλοι. Υπάρχουν επίσης σπάνιες ενώσεις - παλλάδιο λευκόχρυσο (40%) και παλλάδιο χρυσός (περίπου 10%). Το παλλάδιο βρίσκεται όχι μόνο στα έγκατα της γης, δεν είναι χωρίς λόγο που ονομάζεται κοσμικό μέταλλο - βρίσκεται σε μετεωρίτες σιδήρου και πέτρας.

Οι κύριοι προμηθευτές παλλαδίου στην παγκόσμια αγορά είναι η Ρωσία, η Νότια Αφρική και ο Καναδάς και οι κύριοι καταναλωτές είναι οι ευρωπαϊκές χώρες, η Ιαπωνία και οι ΗΠΑ. Τα πλουσιότερα εγχώρια κοιτάσματα βρίσκονται στα Ουράλια και την Αρκτική. Αρχίσαμε να λαμβάνουμε παλλάδιο βιομηχανικά μόλις το 1922 αυτό έγινε από το Κρατικό Διυλιστήριο.

Το παλλάδιο είναι το ελαφρύτερο και πιο εύτηκτο από όλα τα πλατινοειδή. Προσφέρεται καλά σε κάθε είδους επεξεργασία - σφυρηλάτηση, σχέδιο, συγκόλληση, έλαση. Είναι αδρανές, ανθεκτικό σε επιθετικά περιβάλλοντα και ταυτόχρονα έχει εξαιρετικές καταλυτικές ιδιότητες και είναι ικανό να απορροφά υδρογόνο σε τεράστιες ποσότητες (έως 950 όγκους). Χάρη σε αυτή την ποιότητα, είναι απαραίτητο στην παραγωγή καταλυτικών μετατροπέων για αυτοκίνητα. Οι καταλύτες παλλαδίου χρησιμοποιούνται επίσης στη διύλιση πετρελαίου και για την παραγωγή καυσίμου πυραύλων και οι επαφές παλλαδίου δεν επιτρέπουν σπινθήρα, επομένως χρησιμοποιούνται ενεργά στην ηλεκτρική μηχανική, ακόμη και σε τέτοια περίπλοκα όπως η στρατιωτική ή η αεροδιαστημική. Η αντίσταση στη χημική επίθεση καθιστά το παλλάδιο απαραίτητο για την παραγωγή χημικού και ιατρικού εξοπλισμού.

Στη βιομηχανία κοσμημάτων, το παλλάδιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή λευκού χρυσού - κρατά καλά το βερνίκι και δεν αμαυρώνει για μεγάλο χρονικό διάστημα. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή κοσμημάτων και θηκών για ακριβά ρολόγια. Για αυτήν την εφαρμογή, χρησιμοποιούνται τόσο καθαρό παλλάδιο όσο και κράματα όπως ασήμι, χαλκός και νικέλιο. Το υψηλότερο πρότυπο παλλαδίου για κοσμήματα είναι 950.

Η αυτοκινητοβιομηχανία παίρνει το μεγαλύτερο μέρος του εξορυσσόμενου παλλαδίου, η βιομηχανία ηλεκτρονικών παίρνει περίπου το 15%, τα κοσμηματοπωλεία - 10%, το υπόλοιπο πηγαίνει στη χημική βιομηχανία και την ιατρική. Το μεγαλύτερο μέρος του ανακυκλωμένου παλλαδίου επιστρέφεται επίσης από την αυτοκινητοβιομηχανία μέσω της παράδοσης και της επεξεργασίας μετατροπέων αυτοκινήτων. Μπορείτε να πουλήσετε τον καταλύτη του αυτοκινήτου σας στην εταιρεία μας και εμείς θα τον ανακυκλώσουμε ώστε το παλλάδιο που περιέχει να μπορεί να επιστραφεί στην αγορά των πολύτιμων μετάλλων.

Κάθε κλάδος της τεχνολογίας, καθώς αναπτύσσεται, θέτει ολοένα και πιο διαφορετικές και υψηλές απαιτήσεις στα μέταλλα. Αλλά οι πιο κρίσιμες απαιτήσεις τίθενται σε μέταλλα για δορυφόρους και διαστημόπλοια - πρέπει να συνδυάζουν τις καλύτερες μηχανικές, χημικές και φυσικές ιδιότητες.

Είναι δύσκολο να προβλεφθεί πώς θα συμπεριφερθεί αυτό ή εκείνο το υλικό στις συνθήκες του εξωτερικού χώρου. Και η ακριβής γνώση αυτού είναι εξαιρετικά σημαντική για τους σχεδιαστές διαστημικών σκαφών. Υπό το φως των τελευταίων διαστημικών επιτευγμάτων της ΕΣΣΔ και των ΗΠΑ, τα προβλήματα της διαστημικής μεταλλουργίας γίνονται ιδιαίτερα σημαντικά. Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για τη συμπεριφορά των μετάλλων και των κραμάτων στις διαστημικές συνθήκες και ανησυχούν για το πρόβλημα της παροχής μεταλλικών υλικών για τη διαστημική βιομηχανία. Όμως, οι απαιτήσεις για υλικά για διαστημικά και αεριωθούμενα οχήματα είναι πολύ διαφορετικές και υψηλές. Εκτός από τη θερμοκρασία (υψηλές και εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες) και τη θερμοκυκλική αντίσταση, απαιτεί ερμητική πυκνότητα υπό συνθήκες απόλυτου κενού (10-16 atm), αντοχή σε κραδασμούς, υψηλή επιτάχυνση (δεκάδες χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την επιτάχυνση της βαρύτητας ), βομβαρδισμός μετεωριτών, παρατεταμένη έκθεση στο πλάσμα, ακτινοβολία, έλλειψη βαρύτητας, αντίσταση στη θερμότητα κ.λπ.

Οι Σοβιετικοί επιστήμονες E. A. Dukhovskoy, V. S. Onishchenko, A. N. Ponomarev, A. A. Silin, V. L. Talrose ανακάλυψαν το φαινόμενο της εξαιρετικά χαμηλής τριβής των στερεών.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι όταν ένα ρεύμα επιταχυνόμενων ατόμων ηλίου ακτινοβολεί την επιφάνεια ενός σώματος πολυμερούς, όπως το πολυαιθυλένιο, τρίβοντας στο κενό με μέταλλο, παρατηρείται μια μετάβαση από την κανονική τριβή σε εξαιρετικά χαμηλή τριβή. Σε αυτή την περίπτωση, ο συντελεστής τριβής είναι χιλιοστά. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, αυτό το φαινόμενο παρέμεινε σε ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων και υψηλών ειδικών φορτίων. Η χρήση αυτού του φαινομένου ανοίγει ευρείες προοπτικές για την αύξηση της ανθεκτικότητας και της αξιοπιστίας μηχανών και συσκευών που λειτουργούν στο κενό και στο διάστημα.

Κατά τη διάρκεια της διαστημικής έρευνας, αποθέματα πολύτιμων ορυκτών - σιδήρου, μαγγανίου, τιτανίου και άλλων μεταλλευμάτων - ανακαλύφθηκαν στη Σελήνη. Κατά την ανάλυση του σεληνιακού εδάφους, ανακαλύφθηκαν νέα ορυκτά και σίδηρος, τα οποία δεν μπορούν να οξειδωθούν ακόμη και υπό επίγειες συνθήκες. Για τις διαστημικές πτήσεις - την κατασκευή μαξιλαριών εκτόξευσης, οχημάτων εκτόξευσης και το ίδιο το διαστημόπλοιο - θα χρειαστείτε πολύ μέταλλο.

Η δημιουργία συνθηκών στη Γη όπως η έλλειψη βαρύτητας, το βαθύ κενό, οι υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες και οι ροές διεισδυτικής ακτινοβολίας είναι πολύ δύσκολη και δαπανηρή. Με την ανάπτυξη της κοινωνίας, προκύπτει η ανάγκη μεταφοράς τμημάτων τεχνικών συγκροτημάτων στο διάστημα, για παράδειγμα στις τροχιές των δορυφόρων της Γης.

Ο πιλότος-κοσμοναύτης της ΕΣΣΔ, Βίκτορ Γκορμπάτκο, είπε στους ανταποκριτές: «Όταν χρησιμοποιείται ο όρος «παραγωγή στο διάστημα», δεν μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει επίγεια ζυγαριά. Αυτό είναι προφανές ο τροχιακός σταθμός προς τη Γη θα πληρώσει περισσότερο από το κόστος».

Ως παράδειγμα, ο V. Gorbatko αναφέρει αφρώδες υλικό. Στη Γη, υπό το βάρος του λιωμένου μετάλλου, απελευθερώνεται αέριο από το τήγμα. Και στο διάστημα, σε μηδενική βαρύτητα, μπορείτε να πάρετε αφρώδες χάλυβα που είναι τόσο ελαφρύς όσο το ξύλο και τόσο ισχυρός όσο ο κανονικός χάλυβας. Ο αφρός χάλυβας είναι πολύ απαραίτητος για τους δημιουργούς μελλοντικών διαστημικών αντικειμένων.

Το πείραμα του «καθολικού φούρνου», που πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της κοινής πτήσης του Σογιούζ και του Απόλλωνα, καθιστά δυνατή, σε κάποιο βαθμό, την αξιολόγηση των πρακτικών δυνατοτήτων δημιουργίας εξωγήινης παραγωγής. Αναπτύσσονται έργα για τροχιακούς σταθμούς-εργοστάσια που συναρμολογούνται στο διάστημα.

Ο συγγραφέας πολλών τολμηρών έργων και ιδεών, Δρ. τεχν. Ο καθηγητής επιστημών G.I Pokrovsky πιστεύει ότι είναι πολύ πιθανό να οργανωθεί μια σχετικά φθηνή «οικονομία υψικαμίνων» στο διάστημα. Η πρώτη ύλη για την παραγωγή θα είναι ολόκληρο το ηλιακό σύστημα με τους αμέτρητους μετεωρίτες και τους μικρούς αστεροειδείς του. Η ενέργεια για τις ουράνιες μονάδες θα συσσωρεύεται από ηλιακούς συλλέκτες και το άψογο κενό του χώρου θα επιτρέψει τη χρήση της πιο σύγχρονης τεχνολογίας.

Η πρώτη ύλη - ο πιασμένος μετέωρος - συγκρατείται από την αρπάγη. Μια πηγή παλμικού φωτός που συνδέεται με μια ηλιακή μπαταρία διεγείρει μια κβαντική γεννήτρια. Η δέσμη αυτού του λέιζερ εξατμίζει το υλικό του σώματος του μετεωρίτη. Το πλάσμα υψηλής θερμοκρασίας παρασύρεται από το ηλεκτρικό πεδίο και συγκεντρώνεται σε πίδακα από έναν μαγνητικό φακό. Σε ένα μαγνητικό φασματογράφο, η ροή του πλάσματος αποσυντίθεται σε πίδακες ιόντων διαφόρων ουσιών. Στη συνέχεια, το επιθυμητό μέταλλο - σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο - συμπυκνώνεται, σχηματίζοντας μια σταδιακά αναπτυσσόμενη ράβδο. Οι σκωρίες που προκύπτουν εκτοξεύονται για να μετακινηθούν και να προσανατολιστούν η μονάδα στο χώρο.

Οι μεταλλικές ράβδοι αλέθονται, κόβονται και ρίχνονται στο κενό με προκαθορισμένη ταχύτητα. Σκοπός τους είναι να χρησιμεύσουν ως δομικό υλικό για τη δημιουργία τροχιακών σταθμών στον κοντινό στη Γη χώρο του ηλιακού μας συστήματος. Η συγκόλληση της ράβδου στο ελεύθερα πλωτό ζευκτό θα γίνει με ηλιακή ενέργεια.

Φυσικά, τώρα μπορεί κανείς να διαφωνήσει για τις τεχνολογικές λεπτομέρειες της μελλοντικής διαστημικής μεταλλουργίας, ένα πράγμα είναι σίγουρο - τέτοια μεταλλουργία μπορεί να υπάρχει.

Πολλοί από εμάς ούτε καν σκεφτόμαστε πόσα ενδιαφέροντα γεγονότα δεν γνωρίζουμε για τα μέταλλα. Σήμερα είναι ένα άλλο άρθρο που θα σας πει για τις ασυνήθιστες ιδιότητες των μετάλλων. Πρώτα απ 'όλα, θα θέλαμε να σας πούμε για μια εκπληκτική ανακάλυψη που έγινε χάρη στις ανθρώπινες διαστημικές πτήσεις.

Άρα, η ατμόσφαιρα της γης περιέχει μεγάλη ποσότητα οξυγόνου, με την οποία αντιδρά το μέταλλο. Στην επιφάνεια του μετάλλου σχηματίζεται ένα λεγόμενο φιλμ οξειδίου. Αυτή η μεμβράνη προστατεύει τα μέταλλα από εξωτερικές επιρροές. Αλλά αν πάρετε δύο κομμάτια μετάλλου στο κενό και τα βάλετε το ένα δίπλα στο άλλο, θα κολλήσουν αμέσως μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα μονολιθικό κομμάτι. Οι αστροναύτες συνήθως χρησιμοποιούν ένα όργανο επικαλυμμένο με ένα λεπτό στρώμα πλαστικού. Στο διάστημα, μπορείτε απλά να χρησιμοποιήσετε ήδη οξειδωμένα μέταλλα που λαμβάνονται από τη Γη.

Ο σίδηρος στο Σύμπαν

Στο έδαφος της γης, το πιο συνηθισμένο μέταλλο είναι το αλουμίνιο, αλλά αν πάρουμε ολόκληρο τον πλανήτη ως σύνολο, ο σίδηρος θα πάρει το προβάδισμα. Είναι ο σίδηρος που αποτελεί τη βάση του πυρήνα της γης. Σε παγκόσμια κλίμακα, ο σίδηρος κατέχει την τέταρτη θέση σε δημοτικότητα.

Το πιο ακριβό μέταλλο στη φύση είναι το ρόδιο. Κοστίζει περίπου 175 χιλιάδες δολάρια το γραμμάριο. Αλλά το πιο ακριβό μέταλλο που αποκτήθηκε στο εργαστήριο είναι το Californian 252. Ένα γραμμάριο αυτού του μετάλλου θα κοστίσει 6,5 εκατομμύρια δολάρια. Φυσικά, αντιδραστήρες για την παραγωγή τέτοιου μετάλλου υπάρχουν μόνο σε πλούσιες χώρες - τις ΗΠΑ και τη Ρωσία. Σήμερα στη Γη δεν υπάρχουν περισσότερα από 5 γραμμάρια τέτοιου μετάλλου.

Το California 252 χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική για τη θεραπεία του καρκίνου. Επιπλέον, το καλιφόρνιο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για τον προσδιορισμό της ποιότητας των συγκολλήσεων. Το Californium μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά την εκκίνηση αντιδραστήρων, στη γεωλογία για την ανίχνευση υπόγειων υδάτων.

Σίγουρα πολύ σύντομα θα αρχίσουν να χρησιμοποιούν το californium στη διαστημική βιομηχανία.