Populyarnaya biblioteka himicheskih elementov

---

<< Magnii | Oglavlenie | Kremnii >>

Alyuminii

Izdatel'stvo "Nauka", 1977
Elektronnaya versiya: "Nauka i Tehnika", 2002

Okolo 100 let nazad Nikolai Gavrilovich Chernyshevskii, skazal ob alyuminii, chto etomu metallu suzhdeno velikoe budushee, chto alyuminii - metall socializma. On okazalsya providcem: v XX v. element N 13 alyuminii stal osnovoi mnogih konstrukcionnyh materialov.

Lyubopytno prosledit' dinamiku proizvodstva alyuminiya za poltora stoletiya, proshedshih s teh por, kak chelovek vpervye vzyal v ruki kusochek legkogo serebristogo metalla.

Za pervye 30 let, s 1825 po 1855 g., tochnyh cifr net. Promyshlennyh sposobov polucheniya alyuminiya ne sushestvovalo, v laboratoriyah zhe ego poluchali v luchshem sluchae kilogrammami, a skoree - grammami. Kogda v 1855 g. na Vsemirnoi parizhskoi vystavke vpervye byl vystavlen alyuminievyi slitok, na nego smotreli kak na redchaishuyu dragocennost'. A poyavilsya on na vystavke potomu, chto kak raz v 1855 g. francuzskii himik Anri Et'enn Sent-Kler Devil' razrabotal pervyi promyshlennyi sposob polucheniya alyuminiya, osnovannyi na vytesnenii elementa N 13 metallicheskim natriem iz dvoinogo hlorida natriya i alyuminiya NaCl ^. AlCl₃.

Za 36 let, s 1855 po 1890 g., sposobom Sent-Kler Devilya bylo polucheno 200 t metallicheskogo alyuminiya.

V poslednee desyatiletie XIX v (uzhe po novomu sposobu) v mire poluchili 28 tys. t alyuminiya.

V 1930 g. mirovaya vyplavka etogo metalla sostavila 300 tys. t.

V 1975 g. tol'ko v kapitalisticheskih stranah polucheno okolo 10 mln. t alyuminiya, prichem eti cifry - ne naivysshie. Po svedeniyam amerikanskogo "Inzheniring end maining dzhornel", proizvodstvo alyuminiya v kapitalisticheskih stranah v 1975 g. snizilos' po sravneniyu s 1974 g. na 11%, ili na 1,4 mln. t .

Stol' zhe porazitel'ny peremeny i v stoimosti alyuminiya. V 1825 g. on stoil v 1500 raz dorozhe zheleza, v nashi dni - lish' vtroe. Segodnya alyuminii dorozhe prostoi uglerodistoi stali, no deshevle nerzhaveyushei. Esli rasschityvat' stoimost' alyuminievyh i stal'nyh izdelii s uchetom ih massy i otnositel'noi ustoichivosti k korrozii, to okazyvaetsya, chto v nashi dni vo mnogih sluchayah znachitel'no vygodnee primenyat' alyuminii, chem stal'.

Procenty, procenty...

8,80% massy zemnoi kory sostavleny alyuminiem - tret'im po rasprostranennosti na nashei planete elementom. Mirovoe proizvodstvo alyuminiya postoyanno rastet. Seichas ono sostavlyaet okolo 2% ot proizvodstva stali, esli schitat' po masse. A esli po ob'emu, to 5...6%, poskol'ku alyuminii pochti vtroe legche stali. Alyuminii uverenno ottesnil na tret'e i posleduyushie mesta med' i vse drugie cvetnye metally, stal vtorym po vazhnosti metallom prodolzhayushegosya zheleznogo veka. Po prognozam, k koncu nyneshnego stoletiya dolya alyuminiya v obshem vypuske metallov dolzhna dostignut' 4...5% po masse.

Prichin tomu mnozhestvo, glavnye iz nih - rasprostranennost' alyuminiya, s odnoi storony, i velikolepnyi kompleks svoistv - legkost', plastichnost', korrozionnaya stoikost', elektroprovodnost', universal'nost' v polnom smysle etogo slova - s drugoi.

Alyuminii pozdno prishel v tehniku potomu, chto v prirodnyh soedineniyah on prochno svyazan s drugimi elementami, prezhde vsego s kislorodom i cherez kislorod s kremniem, i dlya razrusheniya etih soedinenii, vysvobozhdeniya iz nih legkogo serebristogo metalla nuzhno zatratit' mnogo sil i energii.

Pervyi metallicheskii alyuminii v 1825 g. poluchil izvestnyi datskii fizik Gans Hristian Ersted, izvestnyi v pervuyu ochered' svoimi rabotami po elektromagnetizmu. Ersted propuskal hlor cherez raskalennuyu smes' glinozema (okis' alyuminiya Al₂O₃) s uglem i poluchennyi bezvodnyi hloristyi alyuminii nagreval s amal'gamoi kaliya. Zatem, kak eto delal eshe Devi, kotoromu, kstati, popytka poluchit' alyuminii elektrolizom glinozema ne udalas', amal'gamu razlagalis' nagrevaniem, rtut' isparyalas', i - alyuminii yavilsya na svet.

V 1827 g. Fridrih Veler poluchil alyuminii inache, vytesniv ego iz togo zhe hlorida metallicheskim kaliem. Pervyi promyshlennyi sposob polucheniya alyuminiya, kak uzhe upominalos', byl razrabotan lish' v 1855 g., a tehnicheski vazhnym metallom alyuminii stal lish' na rubezhe XIX...XX vv. Pochemu?

Samoochevidno, chto daleko ne vsyakoe prirodnoe soedinenie alyuminiya mozhno rassmatrivat' kak alyuminievuyu rudu. V seredine i dazhe v konce XIX v. v russkoi himicheskoi literature alyuminii chasto nazyvali gliniem, ego okis' do sih por nazyvayut glinozemom. V etih terminah - pryamoe ukazanie na prisutstvie elementa N 13 v povsemestno rasprostranennoi gline. No glina - dostatochno slozhnyi konglomerat treh okislen - glinozema, kremnezema i vody (plyus raznye dobavki); vydelit' iz nee glinozem mozhno, no sdelat' eto namnogo trudnee, chem poluchit' tu zhe okis' alyuminiya iz dostatochno rasprostranennoi, obychno krasno-burogo cveta gornoi porody, poluchivshei svoe nazvanie v chest' mestnosti Le-Bo na yuge Francii.

Eta poroda - boksit soderzhit ot 28 do 60% Al₂O₃. Glavnoe ee dostoinstvo v tom, chto glinozema v nei po men'shei mere vdvoe bol'she, chem kremnezema. A kremnezem - samaya vrednaya v etom sluchae primes', ot nee izbavit'sya trudnee vsego. Krome etih okislov, boksit vsegda soderzhit okis' zheleza Fe₂O₃, byvayut v nem takzhe okisly titana, fosfora, marganca, kal'ciya i magniya.

V gody vtoroi mirovoi voiny, kogda mnogim voyuyushim stranam ne hvatalo alyuminiya, poluchennogo iz boksita, ispol'zovali po neobhodimosti i drugie vidy syr'ya: Italiya poluchala alyuminii iz lavy Vezuviya, SShA i Germaniya - iz kaolinovyh glin, Yaponiya - iz glinistyh slancev i alunita. No obhodilsya etot alyuminii v srednem vpyatero dorozhe alyuminiya iz boksita, i posle voiny, kogda byli obnaruzheny kolossal'nye zapasy etoi porody v Afrike, Yuzhnoi Amerike, a pozzhe i v Avstralii, alyuminievaya promyshlennost' vsego mira vernulas' k tradicionnomu boksitovomu syr'yu.

V Sovetskom Soyuze sushestvuyut oprobovannye v zavodskih masshtabah sposoby proizvodstva alyuminiya na osnove nefelinosienitovyh i nefelinoapatitovyh porod. V Azerbaidzhanskoi SSR davno nachato promyshlennoe osvoenie alunita kak kompleksnogo, v tom chisle i alyuminievogo, syr'ya. No i luchshim alyuminievym syr'em - boksitom priroda nas ne obdelila. U nas est' Severo-Ural'skii i Turgaiskii (raspolozhennyi v Kazahstane) boksitonosnye raiony: est' boksity v Zapadnoi i Vostochnoi Sibiri, na severo-zapade evropeiskoi chasti strany. Na baze Tihvinskogo boksitovogo mestorozhdeniya i energii Volhovskoi GES nachinal v 1932 g. svoyu rabotu pervenec otechestvennoi alyuminievoi promyshlennosti Volhovskii alyuminievyi zavod. Deshevaya elektroenergiya ogromnyh sibirskih GES i GRES stala vazhnym "komponentom" razvivayusheisya vysokimi tempami alyuminievoi promyshlennosti Sibiri.

Razgovor ob energii my poveli ne sluchaino. Alyuminievoe proizvodstvo energoemko. Chistaya okis' alyuminiya plavitsya pri temperature 2050^oC i ne rastvoryaetsya v vode, a chtoby poluchit' alyuminii, ee nado podvergnut' elektrolizu. Neobhodimo bylo naiti sposob kak-to snizit' temperaturu plavleniya glinozema hotya by do 1000^oC; tol'ko pri etom uslovii alyuminii mog stat' tehnicheski vazhnym metallom. Etu zadachu blestyashe razreshil molodoi amerikanskii uchenyi Charl'z Martin Holl i pochti odnovremenno s nim francuz Pol' Eru. Oni vyyasnili, chto glinozem horosho rastvoryaetsya v kriolite 3NaF ^. AlF₃. Etot rastvor i podvergayut elektrolizu na nyneshnih alyuminievyh zavodah pri temperature 950^oC.

Apparat dlya elektroliza predstavlyaet soboi zheleznuyu vannu, futerovannuyu ogneupornym kirpichom s ugol'nymi blokami, kotorye vypolnyayut rol' katodov. Na nih vydelyaetsya rasplavlennyi alyuminii, a na anodah - kislorod, reagiruyushii s materialom anodov (obychno - uglem). Vanny rabotayut pod nevysokim napryazheniem - 4,0...4,5 V, no pri bol'shoi sile toka - do 150 tys. A.

Po amerikanskim dannym, za poslednie tri desyatiletiya potreblenie energii pri vyplavke alyuminiya sokratilos' na odnu tret', no vse ravno eto proizvodstvo ostaetsya dostatochno energoemkim.

Kakov on est'

Iz elektroliticheskih vann alyuminii obychno izvlekayut s pomosh'yu vakuum-kovsha, i posle produvki hlorom (dlya udaleniya v osnovnom nemetallicheskih primesei) razlivayut v formy. V poslednie gody alyuminievye slitki vse chashe otlivayut nepreryvnym metodom. Poluchaetsya tehnicheski chistyi alyuminii, v kotorom osnovnogo metalla 99,7% (glavnye primesi: natrii, zhelezo, kremnii, vodorod). Imenno etot alyuminii idet v bol'shinstvo proizvodstv. Esli zhe nuzhen bolee chistyi metall, alyuminii rafiniruyut tem ili inym sposobom. Elektroliticheskoe rafinirovanie s pomosh'yu organicheskih elektrolitov pozvolyaet poluchat' alyuminii chistotoi 99,999%. Eshe bolee chistyi alyuminii dlya nuzhd promyshlennosti poluprovodnikov poluchayut zonnoi plavkoi ili distillyaciei cherez subftorid.

Poslednee, vidimo, nuzhdaetsya v poyasnenii. Alyuminii, kotoryi nado ochistit', nagrevayut v vakuume do 1000^oC v prisutstvii AlF₃. Eta sol' vozgonyaetsya bez plavleniya. Vzaimodeistvie alyuminiya s ftoristym alyuminiem privodit k obrazovaniyu subftorida AlF, nestoikogo veshestva, v kotorom alyuminii formal'no odnovalenten. Pri temperature nizhe 800^oC subftorid raspadaetsya snova na ftorid i chistyi alyuminii, podcherkivaem, chistyi, ibo primesi v rezul'tate etoi perturbacii perehodyat v sostav ftorida.

Povyshenie chistoty metalla skazyvaetsya na ego svoistvah. Chem chishe alyuminii, tem on legche, hotya i ne namnogo, tem vyshe ego teploprovodnost' i elektroprovodnost', otrazhatel'naya sposobnost', plastichnost'. Osobenno zameten rost himicheskoi stoikosti. Poslednee ob'yasnyayut bol'shei sploshnost'yu zashitnoi okisnoi plenki, kotoroi na vozduhe pokryvaetsya i sverhchistyi, i obychnyi tehnicheskii alyuminii.

Vprochem, vse perechislennye dostoinstva sverhchistogo alyuminiya v toi ili inoi stepeni svoistvenny i obychnomu alyuminiyu. Alyuminii legok - eto vse znayut, ego plotnost' 2,7 g/sm³ - pochti v 3 raza men'she, chem u stali, i v 3,3 raza men'she, chem u medi. A elektroprovodnost' alyuminiya lish' na odnu tret' ustupaet elektroprovodnosti medi. Eti obstoyatel'stva i tot fakt, chto alyuminii stal znachitel'no deshevle medi (v nashi dni - primerno v 2,5 raza), posluzhili prichinoi massovogo ispol'zovaniya alyuminiya v provodah i voobshe v elektrotehnike.

Vysokaya teploprovodnost' v sochetanii s bolee chem udovletvoritel'noi himicheskoi stoikost'yu sdelali alyuminii perspektivnym materialom dlya teploobmennikov i drugih apparatov himicheskoi promyshlennosti, domashnih holodil'nikov, radiatorov avtomobilei i traktorov. Vysokaya otrazhatel'naya sposobnost' alyuminiya okazalas' ochen' kstati pri izgotovlenii na ego osnove moshnyh reflektorov, bol'shih televizionnyh ekranov, zerkal. Malyi zahvat neitronov sdelal alyuminii odnim iz vazhneishih metallov atomnoi tehniki.

Vse eti mnogochislennye dostoinstva alyuminiya stanovyatsya eshe bolee vesomymi ottogo, chto etot metall v vysshei stepeni tehnologichen. On prekrasno obrabatyvaetsya davleniem - prokatkoi, pressovaniem, shtampovkoi, kovkoi. V osnove etogo poleznogo svoistva - kristallicheskaya struktura alyuminiya. Ego kristallicheskaya reshetka sostavlena iz kubov s centrirovannymi granyami; rasstoyanie mezhdu parallel'nymi ploskostyami 4,04 . Metally, postroennye takim obrazom, obychno horosho vosprinimayut plasticheskuyu deformaciyu. Alyuminii ne stal isklyucheniem.

No pri etom alyuminii maloprochen. Predel prochnosti chistogo alyuminiya - vsego 6...8 kg/mm³, i esli by ne ego sposobnost' obrazovyvat' namnogo bolee prochnye splavy, vryad li stal by alyuminii odnim iz vazhneishih metallov XX v.

O pol'ze stareniya i fazah-uprochnitelyah

"Alyuminii ves'ma legko daet splavy s razlichnymi metallami. Iz nih imeet tehnicheskoe primenenie tol'ko splav s med'yu. Ego nazyvayut alyuminievoyu bronzoyu..."

Eti slova iz mendeleevskih "Osnov himii" otrazhayut real'noe polozhenie veshei, sushestvovavshee v pervye gody nashego veka. Imenno togda vyshlo poslednee prizhiznennoe izdanie znamenitoi knigi s poslednimi korrektivami avtora. Deistvitel'no, iz pervyh splavov alyuminiya (samym pervym iz nih byl splav s kremniem, poluchennyi eshe v 50-h godah proshlogo veka) prakticheskoe primenenie nashel lish' splav, upomyanutyi Mendeleevym. Vprochem, alyuminiya v nem bylo vsego 11%, a delali iz etogo splava v osnovnom lozhki i vilki. Ochen' nemnogo alyuminievoi bronzy shlo v chasovuyu promyshlennost'.

Mezhdu tem v nachale XX v. byli polucheny pervye splavy semeistva dyuralyumina. Eti splavy na alyuminievoi osnove s dobavkami medi i magniya poluchal i issledoval v 1903...1911 gg. izvestnyi nemeckii uchenyi A. Vil'm. On i otkryl harakternoe dlya etih splavov yavlenie estestvennogo stareniya, privodyashee k rezkomu uluchsheniyu ih prochnostnyh svoistv.

U dyuralyumina posle zakalki - rezkogo ohlazhdeniya ot 500^oC do komnatnoi temperatury i vylezhivaniya pri etoi temperature v techenie 4...5 sutok - mnogokratno uvelichivayutsya prochnost' i tverdost'. Sposobnost' k deformacii pri etom ne snizhaetsya, a velichina predela prochnosti vyrastaet s 6...8 do 36...38 kg/mm². Eto otkrytie imelo velichaishee znachenie dlya razvitiya alyuminievoi promyshlennosti.

I totchas zhe nachalis' diskussii o mehanizme estestvennogo stareniya splavov, o tom, pochemu proishodit uprochnenie. Bylo vyskazano predpolozhenie, chto v processe vylezhivaniya zakalennogo dyuralyumnna iz matricy - peresyshennogo rastvora medi v alyuminii - vydelyayutsya mel'chaishie kristalliki sostava CuAl₂ i eta uprochnyayushaya faza privodit k rostu prochnosti i tverdosti splava v celom.

Eto ob'yasnenie kazalos' vpolne udovletvoritel'nym, no posle ego poyavleniya strasti razgorelis' eshe pushe, potomu chto v opticheskii mikroskop nikomu ne udalos' rassmotret' chasticy sostava CuAl₂ na otshlifovannyh plastinkah dyuralyumina. I real'nost' ih sushestvovaniya v estestvenno sostarennom splave stali podvergat' somneniyu. Ono bylo tem obosnovannee, chto vydelenie medi iz matricy dolzhno bylo snizhat' ee elektrosoprotivlenie, a mezhdu tem pri estestvennom starenii dyuralyumina ono roslo, i eto pryamo ukazyvalo, chto med' ostaetsya v tverdom rastvore.

Polozhenie proyasnil tol'ko rentgenostrukturnyi analiz. V poslednee vremya blagodarya moshnym elektronnym mikroskopam, pozvolyayushim prosmatrivat' tonkie metallicheskie plenki naskvoz', kartina stala naglyadnoi. Istina okazalas' gde-to "posredine". Med' ne vydelyaetsya iz tverdogo rastvora i ne ostaetsya vnutri nego v prezhnem sostoyanii. V processe stareniya ona sobiraetsya v diskoobraznyh uchastkah tolshinoi v 1...3 atomnyh sloya i diametrom okolo 90 , obrazuya tak nazyvaemye zony Gin'e - Prestona. Oni imeyut iskazhennuyu kristallicheskuyu strukturu tverdogo rastvora; iskazhaetsya takzhe prilegayushaya k zone oblast' samogo tverdogo rastvora.

Chislo takih obrazovanii ogromno - ono vyrazhaetsya edinicei s 16...18 nulyami dlya 1 sm splava. Izmeneniya i iskazheniya kristallicheskoi reshetki pri obrazovanii zon Gin'e - Prestona (zonnoe starenie) i sluzhat prichinoi povysheniya prochnosti dyuralyumina pri estestvennom starenii. Eti zhe izmeneniya uvelichivayut elektricheskoe soprotivlenie splava. Pri povyshenii temperatury stareniya vmesto zon, imeyushih strukturu, blizkuyu k strukture alyuminiya, voznikayut mel'chaishee chasticy metastabil'nyh faz s sobstvennoi kristallicheskoi reshetkoi (iskusstvennoe, ili, tochnee, fazovoe starenie). Eto dal'neishee izmenenie struktury privodit k rezkomu povysheniyu soprotivleniya malym plasticheskim deformaciyam.

Mozhno bez preuvelicheniya skazat', chto kryl'ya samoletov uderzhivayutsya v vozduhe zonami ili metastabil'nymi chasticami, i esli v rezul'tate nagreva vmesto zon i chastic poyavyatsya stabil'nye vydeleniya, kryl'ya poteryayut svoyu prochnost' i prosto sognutsya.

V Sovetskom Soyuze v 20-h godah inzhener-metallurg V.A. Butalov razrabotal otechestvennyi variant dyuralyumina, nazvannyi kol'chugalyuminiem. Slovo "dyuralyumin" proishodit ot nazvaniya germanskogo goroda Dyurena, v kotorom bylo nachato promyshlennoe proizvodstvo etogo splava. A kol'chugalyuminii delali v poselke (nyne gorode) Kol'chugino Vladimirskoi oblasti. Iz kol'chugalyuminiya byl sdelan pervyi sovetskii metallicheskii samolet ANT-2 konstrukcii A.N. Tupoleva.

Podobnye splavy i seichas vazhny dlya tehniki. Iz splava D1 delayut, v chastnosti, lopasti samoletnyh vintov. Vo vremya voiny, kogda letchikam neredko prihodilos' sadit'sya na sluchainye ploshadki ili, ne vypuskaya shassi, na "bryuho", mnogo raz sluchalos', chto lopasti vintov sgibalis' pri udare o zemlyu. Sgibalis', no ne lomalis'! Tut zhe v polevyh usloviyah ih vypryamlyali i snova letali s tem zhe vintom... Drugoi splav togo zhe semeistva dyuralyuminov - D16 ispol'zuyut v aviastroenii inache - iz nego delayut nizhnie paneli kryl'ev.

Principial'no novye splavy poyavlyayutsya togda, kogda otkryvayutsya novye fazy-uprochniteli. Ih iskali, ishut i budut iskat' issledovateli. Fazy - eto, po sushestvu, himicheskie soedineniya-intermetallidy, obrazuyushiesya v splave i zametno vliyayushie na ego svoistva. Raznye fazy po-raznomu povyshayut prochnost', korrozionnuyu stoikost' i drugie prakticheski vazhnye harakteristiki splava. Odnako so vremeni otkrytiya Vil'ma ih naideno sovsem nemnogo - men'she desyatka. Ih obrazovanie vozmozhno lish' pri uslovii rastvorimosti sootvetstvuyushih elementov v alyuminii. Ochevidno, kazhdaya iz faz-uprochnitelei zasluzhivaet dostatochno obstoyatel'nogo rasskaza.

Uzhe upominalos', chto pervym alyuminievym splavom byl ego splav s kremniem, sosedom po mendeleevskoi tablice. No svoistva etogo splava byli neudovletvoritel'ny i potomu dolgoe vremya schitali, chto dobavka kremniya alyuminiyu vredna. No uzhe v nachale 20-h godov nashego veka bylo tverdo ustanovleno, chto splavy sistemy Al - Mg - Si (faza Mg₂Si) obladayut, podobno dyuralyuminam, effektom uprochneniya pri starenii. Predel prochnosti takih splavov - ot 12 do 36 kg/mm², v zavisimosti ot soderzhaniya kremniya i magniya i ot dobavok medi i marganca.

Eti splavy shiroko primenyayut v sudostroenii, a takzhe v sovremennom stroitel'stve. Lyubopytnaya detal': v nashi dni v nekotoryh stranah (v SShA, naprimer) na stroitel'stvo rashoduetsya bol'she alyuminiya, chem na vse vidy transporta, vmeste vzyatye: samolety, suda, zheleznodorozhnye vagony, avtomobili. V nashei strane alyuminievye splavy shiroko primenyalis' pri stroitel'stve Dvorca pionerov na Leninskih gorah i zdaniya Komiteta standartom SSSR na Leninskom prospekte v Moskve, Dvorca sporta v Kieve, a takzhe mnogih drugih sovremennyh zdanii. Tysyachi sbornyh alyuminievyh domikov uspeshno "rabotayut" v Zapolyar'e i v gornyh raionah, tam, gde net poblizosti mestnyh stroimaterialov ili stroitel'stvo sopryazheno s kolossal'nymi trudnostyami. V takie mesta alyuminievye (v osnovnom) doma dostavlyayutsya alyuminievymi zhe (v osnovnom) samoletami i vertoletami.

Kstati, o vertoletah. Lopasti ih vintov vo vsem mire delayut iz splavov sistemy Al - Mg - Si, potomu chto eti splavy obladayut ochen' vysokoi korrozionnoi stoikost'yu i horosho protivostoyat vibracionnym nagruzkam. Imenno eto svoistvo pervostepenno vazhno dlya vertoletchikov i ih passazhirov. Maleishie korrozionnye defekty mogut rezko uskorit' razvitie ustalostnyh treshin. Dlya spokoistviya passazhirov otmetim, chto v deistvitel'nosti ustalostnye treshiny razvivayutsya dostatochno medlenno, i na vseh vertoletah ustanovleny pribory, podayushie letchiku signal o poyavlenii pervoi melkoi treshinki. I togda lopasti menyayut, nesmotrya na to, chto oni mogli by rabotat' eshe sotni chasov.

Effekt stareniya prisush i splavam sistemy Al - Zn - Mg. Eta sistema srazu zhe proyavila sebya dvazhdy rekordsmenom: rekordsmenom po prochnosti - eshe v 20-h godah polucheny alyuminii-cink-magnievye splavy prochnost'yu 55...60 kg/mm² - i "rekordsmenom naoborot" po himicheskoi stoikosti - listy i rulony iz takih troinyh splavov rastreskivalis', a to i rassypalis' pod vliyaniem atmosfernoi korrozii eshe v processe vylezhivaniya, pryamo na zavodskom dvore.

Desyatki let issledovateli raznyh stran iskali vozmozhnost' povysit' korrozionnuyu stoikost' podobnyh splavov. V konce koncov, uzhe v 50-h godah poyavilis' vysokoprochnye alyuminievye splavy s cinkom i magniem, obladayushie udovletvoritel'noi korrozionnoi stoikost'yu. Sredi nih - otechestvennye splavy V95 i V96. V etih splavah, pomimo treh osnovnyh komponentov, est' takzhe med', hrom, marganec, cirkonii. Pri takoi kombinacii himicheskih elementov sushestvenno menyaetsya harakter raspada peresyshennogo tverdogo rastvora, otchego i povyshaetsya korrozionnaya stoikost' splava.

Odnako kogda aviakonstruktor O.K. Antonov pristupil k sozdaniyu gigantskogo samoleta "Antei" i dlya silovogo karkasa "Anteya" potrebovalis' bol'shie pokovki i shtampovki, ravnoprochnye vo vseh napravleniyah, splavy V95 i V96 ne podoshli. V splave dlya "Anteya" malye dobavki marganca, cirkoniya i hroma prishlos' zamenit' zhelezom. Tak poyavilsya izvestnyi splav V93.

V poslednee desyatiletie voznikli novye trebovaniya. Dlya tak nazyvaemyh shirokofyuzelyazhnyh samoletov blizhaishego budushego, rasschitannyh na 300...500 passazhirov i na 30...50 tys. letnyh chasov ekspluatacii, povyshayutsya glavnye kriterii - nadezhnost' i dolgovechnost'. Shirokofyuzelyazhnye samolety i aerobusy na 70...80% budut sostoyat' iz alyuminievyh splavov, ot kotoryh trebuetsya i ochen' vysokaya prochnost' i ochen' vysokaya korrozionnaya stoikost'. Pochemu prochnost' - ponyatno, pochemu himicheskaya stoikost' - v men'shei mere, hotya privedennyi vyshe primer s vertoletnymi lopastyami, ochevidno, dostatochno naglyaden...

Voznikla koncepciya bezopasno-povrezhdaemyh konstrukcii, kotoraya glasit: esli v konstrukcii i poyavilas' treshina, ona dolzhna razvivat'sya medlenno, i, dazhe dostignuv znachitel'nyh razmerov, buduchi legko obnaruzhivaemoi, ona, eta treshina, ni v koem sluchae ne dolzhna vyzyvat' razrusheniya konstrukcii v celom. Eto znachit, chto vysokoprochnye alyuminievye splavy dlya takih samoletov dolzhny obladat' vysokoi vyazkost'yu razrusheniya, vysokoi ostatochnoi prochnost'yu pri nalichii treshiny, a eto vozmozhno lish' pri vysokoi korrozionnoi stoikosti.

Vse eti svoistva prekrasno sochetayutsya v alyuminievyh splavah povyshennoi chistoty: primesei zheleza - desyatye doli procenta, kremniya - sotye, a natriya, mikrodobavki kotorogo znachitel'no uluchshayut svoistva splavov alyuminiya s kremniem, zdes' dolzhno byt' ne bol'she neskol'kih desyatitysyachnyh dolei procenta. A osnova takih splavov - sistema Al - Zn - Mg - Su. Starenie etih splavov vedut takim obrazom, chtoby uprochnyayushie chasticy stali neskol'ko bol'she obychnogo (koagulyacionnoe starenie). Pravda, pri etom nemnogo teryaetsya prochnost', i nekotorye detali prihoditsya delat' bolee tolstostennymi, no eto poka neizbezhnaya plata za resurs i nadezhnost'. Ironiya sud'by: alyuminievye splavy s cinkom i magniem, byvshie kogda-to samymi korrozionno-nestoikimi, nauka prevratila v svoego roda etalon korrozionnoi stoikosti. Prichiny etogo chudesnogo prevrasheniya - dobavka medi i racional'nye rezhimy stareniya.

Eshe odin primer sovershenstvovaniya davno izvestnyh sistem i splavov. Esli v klassicheskom dyuralyumine rezko ogranichit' soderzhanie magniya (do sotyh dolei procenta), no sohranit' marganec i povysit' koncentraciyu medi, to splav priobretaet sposobnost' horosho svarivat'sya plavleniem. Konstrukcii iz takih splavov horosho rabotayut v temperaturnom intervale ot absolyutnogo nulya do +150...200^oC.

V nashe vremya nekotorym tehnicheskim izdeliyam prihoditsya poperemenno vosprinimat' to umerennyi zhar, to neumerennyi holod. Ne sluchaino iz podobnyh splavov byli izgotovleny baki zhidkogo vodoroda i zhidkogo kisloroda na amerikanskih raketah "Saturn", dostavivshih na Lunu ekipazhi korablei "Apollon".

Pri reshenii zemnyh problem perevozki i hraneniya szhizhennogo gaza s trehkomponentnymi splavami Al - Su - Mn dovol'no uspeshno konkuriruyut ochen' legkie dvuhkomponentnye splavy alyuminiya s magniem - magnalii. Magnalii ne uprochnyayutsya termicheskoi obrabotkoi. V zavisimosti ot tehnologii izgotovleniya i soderzhaniya magniya ih prochnost' menyaetsya ot 8 do 38 kg/mm². Pri temperature zhidkogo vodoroda oni hrupki, no v srede zhidkogo kisloroda i szhizhennyh goryuchih gazov rabotayut vpolne uspeshno. Oblasti ih primeneniya ves'ma obshirny. V chastnosti, oni prekrasno zarekomendovali sebya v sudostroenii: iz magnaliev izgotovleny korpusa sudov na podvodnyh kryl'yah - "Raket" i "Meteorov". Primenyayut ih i v konstrukciyah nekotoryh raket.

Osobo sleduet otmetit' vozmozhnost' ispol'zovaniya malolegirovannyh magnaliev dlya upakovki pishevyh produktov. Konservnye banki, obertka dlya syrov, fol'ga dlya tusheniya myasa, banki dlya piva, kryshki dlya butylok s molochnokislymi produktami - vot ne polnyi perechen' okolopishevyh primenenii etih splavov. Skoro v nashei strane alyuminievye konservnye banki budut vypuskat'sya milliardami shtuk, i togda opredelenie Aleksandra Evgen'evicha Fersmana - "metall konservnoi banki" - pereidet ot olova k alyuminiyu. No vernemsya k fazam-uprochnitelyam.

V 1965 g. gruppoi sovetskih uchenyh byl otkryt effekt uprochneniya pri starenii v splavah sistemy Al - Li - Mg. Eti splavy, v chastnosti splav 01420, imeyut takuyu zhe prochnost', kak dyuralyuminy, no pri etom oni na 12% legche i imeyut bolee vysokii modul' uprugosti. V konstrukciyah letatel'nyh apparatov eto pozvolyaet poluchit' 12...14%-nyi vyigrysh v vese. K tomu zhe splav 01420 horosho svarivaetsya, obladaet vysokoi korrozionnoi stoikost'yu. K splavam etoi sistemy i segodnya vo vsem mire proyavlyayut povyshennyi interes.

Bystroe ohlazhdenie preobrazuet kristally

Prezhde chem poluchit' slitki ili fasonnye otlivki iz alyuminievogo splava, metall nuzhno ochistit' ot gazov i tverdyh nemetallicheskih vklyuchenii. Iz gazov v zhidkom alyuminii rastvoren glavnym obrazom vodorod. Chem vyshe temperatura rasplava, tem ego bol'she. Pri ostyvanii i kristallizacii on ne uspevaet vydelit'sya i ostaetsya v metalle v vide mel'chaishih, a inogda i dovol'no krupnyh por. Vodorod prinosit mnogo nepriyatnostei: pustoty v fasonnom lit'e, puzyri v listah i profilyah, pory pri svarke plavleniem. I tol'ko v odnom sluchae vodorod okazalsya ves'ma poleznym - rech' idet o tak nazyvaemom penoalyuminii, napominayushem horoshii gollandskii syr (tol'ko por v takom metalle gorazdo bol'she, i "slezu" on ne puskaet). Udel'nyi ves penoalyuminiya mozhet byt' doveden do 0,3...0,5 g/sm³. Pory v nem zamknutye, i metall svobodno plavaet v vode. U nego isklyuchitel'no nizkaya teplo- i zvukoprovodnost', on rezhetsya i payaetsya. Chtoby poluchit' rekordnoe kolichestvo pustot, zhidkii alyuminii, po "receptu" professora M.B. Al'tmana, peregrevayut i zatem vvodyat v nego gidrid cirkoniya ili titana, kotoryi nemedlenno razlagaetsya, vydelyaya vodorod. Tut zhe metall, vskipayushii ogromnym kolichestvom puzyr'kov, bystro razlivayut v formy.

No vo vseh drugih sluchayah ot vodoroda starayutsya izbavit'sya. Samyi luchshii sposob dlya etogo - produvka rasplava hlorom. Puzyr'ki hlora, dvigayas' cherez zhidkii alyuminii, vbirayut v sebya atomy i mel'chaishie puzyr'ki vodoroda, zahvatyvayut vzveshennye chasticy shlaka i okisnyh plenok. Bol'shoi effekt daet vakuumirovanie zhidkogo alyuminiya, chto ubeditel'no pokazano sovetskim uchenym K.N. Mihailovym.

Vse nemetallicheskie vklyucheniya osobenno vredny pri medlennoi kristallizacii metalla, poetomu pri lit'e vsegda stremyatsya uvelichit' skorost' kristallizacii. Fasonnye detali otlivayut ne v zemlyanye formy, a v metallicheskie kokili; pri lit'e slitkov chugunnye izlozhnicy zamenyayut mednymi s vodyanym ohlazhdeniem. No dazhe pri samom bystrom otvode tepla ot stenki izlozhnicy ili formy posle kristallizacii pervogo tonkogo sloya mezhdu stenkoi i etoi korochkoi poyavlyaetsya vozdushnyi zazor. Vozduh ploho provodit teplo... Skorost' otvoda tepla ot metalla rezko padaet.

Dolgoe vremya vse popytki radikal'no uskorit' ohlazhdenie stenok terpeli neudachu iz-za etogo vozdushnogo zazora. V konce koncov, vernoe reshenie bylo naideno, kak eto neredko byvaet v tehnike, sovershenie "s drugoi storony": vmesto bor'by s poteryami tepla v vozdushnom zazore likvidirovali sam zazor. Ohlazhdayushei vodoi stali oroshat' neposredstvenno kristallizuyushiisya metall. Tak rodilsya metod nepreryvnogo lit'ya alyuminievyh slitkov.

V mednyi ili alyuminievyi kristallizator nebol'shoi vysoty zalivaetsya zhidkii metall. V kristallizator vdvinut poddon, zamenyayushii nepodvizhnoe dno. Kak tol'ko nachinaetsya zatverdevanie alyuminiya, poddon medlenno opuskayut - postepenno i s toi zhe skorost'yu, s kakoi idet process kristallizacii. A sverhu nepreryvno dolivayut zhidkii metall.

Process reguliruyut tak, chtoby lunka rasplavlennogo alyuminiya nahodilas' v osnovnom nizhe kromki kristallizatora, kuda neposredstvenno na zastyvayushii slitok podaetsya voda.

Osvoenie nepreryvnogo lit'ya slitkov iz alyuminievyh splavov proishodilo v trudnye gody voiny. No k 1945 g. na nashih metallurgicheskih zavodah ne ostalos' ni odnoi izlozhnicy dlya alyuminievyh slitkov. Kachestvo litogo metalla radikal'no uluchshilos'. Bol'shaya rol' v razrabotke nepreryvnogo lit'ya alyuminiya prinadlezhit A.F. Belovu, V.A. Livanovu, S.M. Voronovu i V.I. Dobatkinu. Kstati, metod nepreryvnoi razlivki stali v chernoi metallurgii, osvoenie kotorogo nachalos' v posleduyushie gody, mnogim obyazan imenno uspeshnomu osvoeniyu nepreryvnogo lit'ya alyuminiya.

Pozzhe F.I. Kvasov, 3.N. Gecelev i G.A. Balahoncev vydvinuli original'nuyu ideyu, pozvolyavshuyu kristallizovat' mnogotonnye alyuminievye slitki voobshe bez form. V processe kristallizacii zhidkii metall uderzhivaetsya v podveshennom sostoyanii elektromagnitnym polem.

Ne menee ostroumnym byl razrabotannyi v gody voiny V.G. Golovkinym nepreryvnyi sposob proizvodstva litoi alyuminievoi provoloki diametrom do 9 mm. Iz gorizontal'nogo otverstiya v pechi nepreryvno vylivalas' struya zhidkogo metalla. Pryamo na vyhode na metall podavalas' ohlazhdayushaya voda, a vskore chastichno otverzhennaya struika podhvatyvalas' rolikami i vytyagivalas' dal'she. Poverhnost' takoi provoloki poluchalas' gladkoi i blestyashei, po prochnosti ona ne ustupala holodnotyanutoi. A potrebnost' v nei byla gromadnoi. Kazhdomu, kto letal na samolete, prihodilos' videt' beskonechnye ryady zaklepok na kryl'yah i fyuzelyazhe. No, vidimo, daleko ne vse znayut, chto chislo etih zaklepok na istrebitele voennogo vremeni dohodilo do 100...200 tys. shtuk, a na bombardirovshike - dazhe do milliona...

Rasskazyvaya o fazah-uprochnitelyah, my podcherkivali, chto oni - rezul'tat rastvoreniya sootvetstvuyushih metallov v alyuminii i himicheskogo vzaimodeistviya s nim. Eto v vysshei stepeni poleznye vklyucheniya. S okisnymi zhe vklyucheniyami vedut uporneishuyu bor'bu na vseh stadiyah proizvodstva. No takova uzh dialektika svoistv veshestva: nerastvorimye v alyuminii i nanosyashie emu vred okisnye vklyucheniya sovershenno izmenili svoe kachestvo, kak tol'ko ih prevratili v naitonchaishie plenki.

SAP i SAS

Esli zhidkii alyuminii raspylit', poluchatsya bolee ili menee okruglye chasticy, splosh' pokrytye tonkimi plenkami okisi. Eti chasticy (oni nazyvayutsya pul'verizatom) razmalyvayut v sharovyh mel'nicah. Poluchayutsya tonchaishie "lepeshki" tolshinoi 0,1 mkm. Esli takuyu pudru predvaritel'no ne okislit', to pri soprikosnovenii s vozduhom ona mgnovenno vzorvetsya - proizoidet burnoe okislenie. Poetomu v mel'nicah sozdayut inertnuyu atmosferu s reguliruemym soderzhaniem kisloroda, i process okisleniya pudry idet postepenno.

Na pervoi stadii razmola nasypnoi ves pudry umen'shaetsya do 0,2 g/sm³, soderzhanie okisi alyuminiya postepenno uvelichivaetsya do 4...8%. Razmol prodolzhaetsya, melkie chasticy ukladyvayutsya bolee plotno, ne slipayutsya mezhdu soboi, tak kak k pudre special'no dobavlyayut zhir, i nasypnoi ves materiala povyshaetsya do 0,8 g/sm³. Okislenie proishodit dostatochno intensivno, i soderzhanie okisi alyuminiya dostigaet 9...14%. Postepenno zhir pochti polnost'yu uletuchivaetsya, i mel'chaishie okislennye chasticy "sklepyvayutsya", srashivayutsya v bolee krupnye konglomeraty.

Takaya "tyazhelaya" pudra (v nei soderzhitsya do 20...25% okisi) uzhe ne letit kak puh, ee mozhno spokoino ssypat' v stakany. Zatem poroshok briketiruyut v pressah pod davleniem 30...60 kg/mm² i pri temperature 550...650ºS. Posle etogo material priobretaet metallicheskii blesk, on imeet sravnitel'no vysokuyu prochnost' elektro- i teploprovodnost'. Iz briketov mozhno pressovat', prokatyvat', kovat' truby, listy, prutki i drugie izdeliya. Vse eti polufabrikaty imenuyutsya SAP - po pervym bukvam slov "spechennyi alyuminievyi poroshok".

Pri soderzhanii okisi alyuminiya 20...25% prochnost' SAP dostigaet maksimuma - 45...48 kg/mm². Inache govorya, blagodarya okisi prochnost' alyuminiya uvelichivaetsya i 6 raz. Ob'yasnyaetsya eto, konechno, ne prosto prisutstviem okisi alyuminiya, a ee dispersnost'yu, sposobom narashivaniya plenki, mehanizmom ee vzaimodeistviya s alyuminiem.

Chem men'she rasstoyanie mezhdu chasticami, tem prochnee SAP. Blagodarya tomu, chto priroda dispersnyh obrazovanii v obychnyh stareyushih alyuminievyh splavah i v SAP razlichna, eti materialy ochen' razlichayutsya i po svoim svoistvam. SAP sohranyaet vysokuyu prochnost' do 500...600^oC, a vse alyuminievye splavy pri etoi temperature perehodyat v poluzhidkoe ili vyazkoe sostoyanie. Tysyachi chasov pri temperature do 500^oC v obshem malo skazyvayutsya na prochnosti SAP, potomu chto vzaimodeistvie okisnyh chastic i alyuminievoi matricy malo menyaetsya posle nagreva. Splavy zhe alyuminiya pri takom ispytanii sovershenno teryayut prochnost'.

SAP ne nuzhdaetsya v zakalke, po korrozionnoi stoikosti on blizok k chistomu alyuminiyu. Po elektroprovodnosti i teploprovodnosti etot material blizhe k chistomu alyuminiyu, chem stareyushie splavy takoi zhe prochnosti. Harakternaya osobennost' SAP - adsorbciya ogromnogo kolichestva vlagi razvetvlennoi poverhnost'yu okislennyh chastic.

Poetomu SAP neobhodimo horosho degazirovat' v vakuume, nagrevaya material do tochki plavleniya alyuminiya. Iz SAP izgotovlyayut porshni dvigatelei, rabotayushih pri temperature do 400 i dazhe 450^oC, material etot perspektiven dlya sudostroeniya i himicheskogo mashinostroeniya.

Zakanchivaya rasskaz o primenenii alyuminiya kak konstrukcionnogo materiala, nado upomyanut' i o ego spechennyh splavah s kremniem, nikelem, zhelezom, hromom, cirkoniem. Oni nazyvayutsya SAS - po pervym bukvam slov "spechennyi alyuminievyi splav". Splavy imeyut nizkii koefficient lineinogo rasshireniya, i eto pozvolyaet ispol'zovat' ih v sochetanii so stal'yu v mehanizmah i priborah. U obychnogo zhe alyuminiya koefficient lineinogo rasshireniya primerno vdvoe vyshe, chem u stali, i eto vyzyvaet bol'shie napryazheniya, iskazheniya razmerov i narusheniya prochnosti.

Rasskazat' ob elemente N 13 mozhno, konechno zhe, gorazdo bol'she, chem o metalle alyuminii. S "biografiei" elementa N 13 svyazana sud'ba mnogih nauchnyh problem i otkrytii, samyh raznyh processov i produktov - krasok, polimernyh materialov, katalizatorov i mnogih drugih. I vse-taki ne budet oshibki, esli utverzhdat', chto metall alyuminii po znachimosti v sovremennoi tehnike, v sovremennoi zhizni - vazhnee, nezheli vse soedineniya alyuminiya, vmeste vzyatye.

Ne tol'ko legenda

Vo mnogih populyarnyh knigah po himii i metallurgii privoditsya rasskaz o tom, chto alyuminii yakoby byl izvesten eshe v drevnosti. Nekii izobretatel' (imya ego ostalos' neizvestnym) prines odnomu iz vladyk chashu iz metalla - ochen' legkogo, no vneshne pohozhego na serebro. Istoriya zakonchilas' plachevno: izobretatelya kaznili, poskol'ku vladyka boyalsya, kak by novyi metall ne obescenil ego serebro.

Skoree vsego, eta istoriya - ne bol'she chem krasivaya skazka. A vot nekotorymi soedineniyami alyuminiya lyudi pol'zovalis' i v drevnosti. I ne tol'ko glinoi, osnovu kotoroi sostavlyaet Al₂O₃. V "Estestvennoi istorii" Pliniya Starshego upominaetsya, chto kvascy (ih formula KAl(SO₄)₂ ^. 12N₂O) eshe na rubezhe staroi i novoi ery primenyali v kachestve protravy pri krashenii tkanei. V nachale nashei ery rimskii polkovodec Arhelai vo vremya voiny s persami prikazal obmazat' derevyannye bashni kvascami. V rezul'tate derevo priobrelo ognestoikost', i persy ne smogli podzhech' ukrepleniya rimlyan.

Alyuminotermiya

V 1865 g. izvestnyi russkii himik N.N. Beketov otkryl metod vosstanovleniya metallov s pomosh'yu alyuminiya, poluchivshii nazvanie alyuminotermii. Sushnost' metoda sostoit v tom, chto pri podzhiganii smesi okislov mnogih metallov s elementarnym alyuminiem proishodit vosstanovlenie etih metallov. Esli okisel vzyat v izbytke, to poluchennyi metall budet pochti svobodnym ot primesi elementa N 13. Etim metodom seichas shiroko pol'zuyutsya pri poluchenii hroma, vanadiya, marganca.

Sinteticheskii kriolit

Dlya polucheniya alyuminiya elektrolizom neobhodim kriolit. Etot mineral, vneshne pohozhii na led, pozvolyaet namnogo snizit' temperaturu plavleniya glinozema - syr'ya dlya proizvodstva alyuminiya. Sostav kriolita 3NaF ^. AlF₃. Edinstvennoe krupnoe mestorozhdenie etogo minerala pochti ischerpano, i mozhno skazat', chto alyuminievaya promyshlennost' mira rabotaet seichas na sinteticheskom kriolite. V nashei strane pervye popytki poluchit' iskusstvennyi kriolit sdelany eshe v 1924 g. V 1933 g. nepodaleku ot Sverdlovska vstupil v stroi pervyi kriolitovyi zavod. Sushestvuyut dva osnovnyh sposoba proizvodstva etogo minerala - kislotnyi i shelochnoi, pervyi ispol'zuetsya shire. V etom sluchae syr'em sluzhit plavikovyi shpat SaF₂, kotoryi obrabatyvayut sernoi kislotoi i poluchayut ftoristyi vodorod. Rastvoriv v vode, ego prevrashayut v plavikovuyu kislotu, kotoraya vzaimodeistvuet s gidrookis'yu alyuminiya. Poluchennuyu ftoralyumnievuyu kislotu H₃AlF₆ centralizuyut sodoi. V osadok vypadaet malo rastvorimyi v vode kriolit.

Pervyi katalizator

Uzhe mnogo let ne prekrashayutsya razgovory o katalizatorah K. Ciglera i D. Natta - elementoorganicheskih soedineniyah, revolyucionizirovavshih proizvodstvo mnogih polimernyh materialov, prezhde vsego sinteticheskih kauchukov. Polimery, poluchennye s pomosh'yu takih katalizatorov, otlichayutsya osobenno chetkoi strukturoi i ottogo - luchshimi fiziko-himicheskimi svoistvami. Pervymi katalizatorami stereospecificheskoi polimerizacii byli alyuminiiorganicheskie soedineniya.

I vse eto - okis' alyuminiya!

Alyuminii davno uzhe perestal byt' dragocennym metallom, no nekotorye ego soedineniya po-prezhnemu ostayutsya dragocennymi kamnyami. Monokristally okisi alyuminiya s nebol'shimi dobavkami krasyashih okislov - eto i yarko-krasnyi rubin i siyayushii sinii sapfir - dragocennye kamni pervogo - vysshego poryadka. Cvet im pridayut: sapfiru - iony zheleza i titana, rubinu - hroma. Chistaya kristallicheskaya okis' alyuminiya bescvetna, ee nazyvayut korundom. Alyuminii vhodit takzhe v sostav turmalina, bescvetnogo leikosapfira, zheltogo "vostochnogo topaza" i mnogih drugih cennyh kamnei. V zavodskih masshtabah proizvodyatsya iskusstvennye korund, sapfir i rubin, eti kamni nuzhny ne tol'ko yuveliram, no i mnogim otraslyam sovremennoi tehniki. Dostatochno vspomnit' o rubinovyh lazerah, o chasah "na pyatnadcati kamnyah", o nazhdake, kotoryi delaetsya preimushestvenno iz korunda, poluchaemogo v elektropechah, o sapfirovyh oknah "Tokamaka" - odnoi iz pervyh ustanovok dlya izucheniya termoyadernyh processov.

Tol'ko odin izotop

Prirodnyi alyuminii sostoit tol'ko iz odnogo "sorta" atomov - izotopa s massovym chislom 27. Izvestny neskol'ko iskusstvennyh radioaktivnyh izotopov elementa N 13, bol'shinstvo iz nih - korotkozhivushie i lish' odin - alyuminii-26 imeet period poluraspada okolo milliona let.

Alyuminaty

Alyuminatami nazyvayut soli ortoalyuminievoi N₃AlO₃ i metaalyuminievoi NAlO₂ kislot. Sredi prirodnyh alyuminatov - blagorodnaya shpinel' i dragocennyi hrizoberill. Alyuminat natriya NaAlO₂, obrazuyushiisya pri poluchenii glinozema, primenyayut v tekstil'nom proizvodstve kak protravu. V poslednee vremya priobreli prakticheskoe znachenie i alyuminaty redkozemel'nyh elementov, otlichayushiesya vysokoi tugoplavkost'yu i harakternoi, vo mnogih sluchayah krasivoi, okraskoi. Alyuminaty lantana i samariya - kremovye, evropiya, gadoliniya i disproziya - rozovye, neodima - sirenevye, prazeodima - zheltye. Eti materialy schitayutsya perspektivnymi v proizvodstve special'noi keramiki i opticheskih stekol, a takzhe v yadernoi energetike: nekotorye redkozemel'nye elementy otlichayutsya isklyuchitel'no vysokoi sposobnost'yu k zahvatu teplovyh neitronov. Podrobnee ob etom - v rasskazah o lantanoidah.

Uchitel' - ob uchenike

"...Ya schitayu, chto sdelal otkrytie: otkryl cheloveka. V 1880 godu vskore posle moego vozvrasheniya iz Yaponii, gde ya prepodaval chetyre goda himiyu, ya obratil vnimanie na shestnadcatiletnego paren'ka. Etot yunosha prihodil v laboratoriyu, chtoby za neskol'ko centov kupit' steklyannye trubki, probirki ili eshe chto-nibud' v etom rode. Ya nichego ne znal ob etom mal'chike, no chasto dumal, chto, vozmozhno, on stanet uchenym - ved' on zanimaetsya issledovaniyami v te gody, kogda drugie podrostki provodyat vremya tol'ko v igrah i razvlecheniyah. Etot podrostok i byl Charl'z M. Holl, chelovek, v 23 goda otkryvshii metod vydeleniya alyuminiya iz rud.

Charl'z postupil v kolledzh, i posle togo kak on proshel chast' obyazatel'nogo kursa, ya zabral ego k sebe v laboratoriyu. Kak-to, beseduya so studentami, ya skazal: "Izobretatel', kotoromu udastsya razrabotat' deshevyi sposob polucheniya alyuminiya i sdelat' alyuminii metallom massovogo potrebleniya, okazhet bol'shuyu uslugu chelovechestvu i zasluzhit slavu vydayushegosya uchenogo".

Ya uslyshal, kak, obernuvshis' k odnomu iz svoih sokursnikov, Charl'z skazal: "Ya zaimus' etim metallom". I on prinyalsya za rabotu. On isproboval mnozhestvo metodov, no vse bezuspeshno. Nakonec, Holl ostanovilsya na elektrolize. Ya otdal emu starye, nenuzhnye pribory i batarei. Te iz vas, kto videl elektricheskie batarei, rassmeyalis' by pri vide togo, chto smog soorudit' Holl iz raznyh chashek s kuskami uglya. No tok my poluchili takoi, kakoi nam byl nuzhen.

Vskore posle etogo Holl zakonchil kolledzh i zabral eto sooruzhenie k sebe. On ustroil svoyu laboratoriyu v lesu nepodaleku ot doma, uporno prodolzhal svoi opyty i chasto rasskazyval mne o rezul'tatah.

Nuzhno bylo naiti rastvoritel' dlya okisi alyuminiya - osnovnogo alyuminievogo syr'ya. I cherez shest' mesyacev Holl ustanovil, chto okisel horosho rastvorim v rasplave ftoristogo alyuminata natriya 3NaF ^. AlF₃.

Odnazhdy utrom Holl vbezhal ko mne s radostnym vozglasom: "Professor, ya poluchil ego!" Na protyanutoi ladoni lezhalo dvenadcat' malen'kih sharikov alyuminiya, samogo pervogo alyuminiya, poluchennogo elektrolizom. Eto proizoshlo 23 fevralya 1886 goda".

Eto rasskaz professora Ivetta, perepechatannyi nami iz sbornika "Vspyshka geniya", sostavlennogo po pervoistochnikam amerikanskim uchenym A. Garretom.

Alyuminii v raketnom toplive

Pri sgoranii alyuminiya v kislorode i ftore vydelyaetsya mnogo tepla. Poetomu ego ispol'zuyut kak prisadku k raketnomu toplivu. Raketa "Saturn" szhigaet za vremya poleta 36 t alyuminievogo poroshka. Ideyu ispol'zovaniya metallov v kachestve komponenta raketnogo topliva vpervye vyskazal F.A. Cander.

---

<< Magnii | Oglavlenie | Kremnii >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: himicheskie elementy - atomy - periodicheskaya tablica Mendeleeva Publikacii so slovami: himicheskie elementy - atomy - periodicheskaya tablica Mendeleeva
Sm. takzhe: Proishozhdenie himicheskih elementov Konferenciya v chest' 150-letiya tablicy Mendeleeva Otkuda poyavilis' himicheskie elementy? Otkuda proizoshli himicheskie elementy? Stepeni desyatki Ostatok sverhnovoi Kassiopeya A v rentgenovskih luchah Tumannost' Rozetka v svete atomov vodoroda, kisloroda, sery Vse publikacii na tu zhe temu >>