Зачем нужен чистый металл?

Титан впервые был получен в 1910 году. Первые граммы титана прошли испытания, которые показали, что это — хрупкий, непрочный, едва поддающийся какой-либо обработке металл. Поэтому его долго применяли только для изготовления белил и легирования стали. В дальнейшем оказалось, что сам по себе титан обладает высокой пластичностью и прочностью, а причина хрупкости — примеси.

Хрупкими долгое время считались и другие металлы: вольфрам, хром, тантал, молибден, цирконий, висмут и т.д. Однако если их получить в относительно чистом виде, они сохраняют пластичность при низкой температуре, не поддаются коррозии, к тому же имеют целый ряд ценных свойств. Именно поэтому полученные в достаточно чистом виде данные металлы пережили второе рождение. Только после этого началось их широкое применение в промышленности.

Заново были открыты мировой общественности такие металлы, как титан и висмут, вольфрам и тантал, хром и цирконий, цинк и медь, молибден и олово. Поэтому можно сказать, что прием цветных металлов обрел новую жизнь. Их свойства изменились до неузнаваемости. Например, цинк чистотой «99999» никак не реагирует с HCl, при этом обычный цинк вступает в реакцию с соляной кислотой очень бурно. Этот опыт даже проделывают в школе на уроках химии.

Отличающиеся высокой чистотой молибден и вольфрам можно прессовать, прокатывать, ковать, делать из них проволоку. При комнатной температуре монокристалл молибдена можно даже завязать в узел. Хотя раньше они, как и титан, ниобий, тантал и хром, считались крайне хрупкими металлами, не подходящие для обработки обычными способами. Свойства сплавов железа, стали, а также чугуны постепенно меняют свои свойства в зависимости чистоты.

Давно известно, что все металлы, в том числе и железо, с кубической объемно-центрированной решёткой хладноломки, то есть при низких температурах они становятся хрупкими. При этом доказанного теоретического объяснения этому явлению нет. Напротив, теоретически металлы, с такой кристаллической решеткой, должны быть крайне пластичными вне зависимости от температуры. В чём причина? И снова бремя вины несут примеси. Атомы водорода, углерода, бора, азота и кислорода облегчают возникновение трещин, приводят к низкой пластичности разных металлов, делают их хладноломкими. Причём чем грязней металл, тем выше его хладноломкость при понижении температуры.

Исследованиями в этой области порадовали российские учёные. Они экспериментально доказали отсутствие хладноломкости у тех металлов, которые имеют кубическую объемноцентрированную решетку, при условии, что эти металлы получены в монокристальном (особо чистом) состоянии. Главной преградой при внедрении в производство тугоплавких металлов, которые имеют такую решетку, раньше была их хладноломкость. Именно поэтому экспериментальное доказательство коллосальной пластичности подобных металлов в монокристальном состоянии стало триумфом в теории металлов.

Посмотреть все записи категории: Статьи

Ваше имя

E-mail

Сообщение