Статті в журналах з теми "Метали тугоплавкі"

Досліджено електропровідні властивості системи порошковий титан — багатошарові вуглецеві нанотрубки (БВНТ) у процесах встановлення між її компонентами електричних контактів при деформації стискання. Спостерігається утворення композитів, яке супроводжується зростанням електропровідності матеріалу, що зумовлено переносом електронів з частинок металу до БВНТ. Показано, що використання композитів метал — вуглецеві наноструктури відкриває шлях до створення «холодних» катодів термоемісійних перетворювачів (ТЕП), які можуть працювати від низькотемпературних джерел енергії. Використання катода з композиту Ti — терморозширений графіт при опроміненні ТЕП концентрованим сонячним світлом дозволило вперше спостерігати напругу і постійний струм за температур 170–350°C, що є до 9 разів нижчими за робочі температури традиційних ТЕП, виготовлених з тугоплавких металів. При цьому струм спостерігався в замкненому електричному колі без прикладання додаткової зовнішньої різниці потенціалів. Встановлені механізми генерації струму і напруги у ТЕП з композитним катодом дозволили сформулювати фізичні принципи побудови «холодних» електродів для прямих емісійних перетворювачів концентрованої сонячної енергії на електричну.

Полученный редкоземельный металл лантан в свободном состоянии представляет собой серебристо–белый, довольно мягкий металл. Из-за высокой активности к атмосферному кислороду и воде куски лантана следует сохранить в парафине. Металлический лантан очень хорошо проводит электрический ток. При обычной температуре реагирует с водой и кислотами неокислителями, выделяя водород, и образует щелочи. Металлический лантан сильно реагирует с йодом и серой. Во время горения данный металл в атмосфере кислорода выделяются большое количество тепла и образуют оксиды, этот процесс измеряли пирометром ДТ 8885 (пирометр инфракрасный от 50 до1300°С). Оксид лантана является твердым, крепким и тугоплавким соединением. Оксид лантана способны соединяться с водой и создавать основания.

На основі аналізу класифікацій методів синтезу тугоплавких сполук та відповідності принципів адекватності вихідних компонентів і типу хімічних реакцій (кінетичного механізму. Запропоновано класифікацію методів синтезу таких сполук. Вона включає шість методів: прямий синтез з елементів; синтез з розчинів у розплавах; металотермічне відновлення оксидів металів; відновлення оксидів та інших сполук неметалами та їхніми сполуками; газофазний синтез; електроліз розплавів і розчинів у розплавах. Виокремлено сутність, переваги та недоліки кожного методу. Головними перевагами прямого синтезу з елементів є можливість одержання значної кількості вогнетривких сполук і коротка тривалість процесу, а недоліком – складність одержання точного складу сполуки. Головними перевагами синтезу з розчинів у розплавах є простота процесу синтезу та можливість одержання сполук певного внеску, а недоліками – низький вихід продукту та вартість коштовних розчинників.

Актуальность исследования. Предлагаемая новая технология получения тугоплавких нитридов имеет ряд преимуществ: низкие энергозатраты, отсутствие необходимости в сложном оборудовании, для получения нитридов используется азот воздуха, процесс синтеза осуществляется при атмосферном давлении. Цель исследования: экспериментально определить составы продуктов сгорания смесей нанопорошка алюминия и пентаоксида тантала в воздухе и в жидком азоте. Объект: продукт синтеза нитрид тантала, полученный сжиганием в воздухе смеси нанопорошка алюминия с пентаоксидом тантала. Методы: рентгенофазовый анализ (дифрактометр Дифрей-401), дифференциальный термический анализ (ДТА) (термоанализатор SDT Q600, фирма Instrument). На основании результатов ДТА были рассчитаны четыре параметра активности смeсей: температура начала окисления (tн.о, °C), степень окисленности (α, %), максимальная скорость окисления (vmax, мг/мин), удельный тепловой эффект (ΔН, Дж/г). Рентгенофазовый анализ с использованием дифрактометра «Дифрей-401», излучение рентгеновской трубки FeKα =0,193 нм. Результаты. Определены параметры активности смесей нанопорошка алюминия с пентаоксидом тантала. Установлено, что температура начала окисления смесей равна или превышает 420 °С, т. е. смеси не пирофорны. Процесс горения, инициированный открытым пламенем, протекал в две стадии: при 600–900 и при 2200–2400 °С. Изучены продукты сгорания смесей нанопорошка алюминия с пентаоксидом тантала в воздухе и в жидком азоте. Впервые экспериментально показано, что при горении нанопорошка алюминия в воздухе алюминий восстанавливает пентаоксид тантала, который взаимодействует с азотом воздуха, образуя кристаллический нитрид тантала Ta2N. Максимальный выход нитрида тантала при сгорании в воздухе с образованием кристаллической фазы Ta2N составлял 54 отн. %. Согласно РФА, также впервые в продуктах сгорания в жидком азоте смеси нанопорошка алюминия с пентаоксидом тантала обнаружены кристаллические фазы α- и β-тантала. В то же время нитрид тантала не обнаружен в продуктах сгорания образца в жидком азоте. Стабилизация металлической фазы тантала при взаимодействии нанопорошка алюминия с пентаоксидом тантала в условиях теплового взрыва подтверждает ранее сформулированное предположение о механизме образования тугоплавких нитридов. На первой стадии алюминий восстанавливает тантал до металла, и в условиях теплового взрыва и дезактивации кислорода (нетеплового процесса перехода триплетного кислорода в синглетный) происходит взаимодействие восстановленного металла с азотом.

Робота присвячена підвищенню надійності та довговічності деталей циліндро-поршневої групи двигунів внутрішнього згоряння. Зміцнення деталей машин можливе за рахунок застосування спеціальних технологічних процесів. Сучасні матеріали та покриття повинні задовольняти високим робочим температурам і навантаженням. Хромування, борування та іонно-плазмове напилення не задовольняють встановленим вимогам якості. Алюмінієвий поршень зазнає руйнувань в районі головки. Це проявляється у накопиченні шпарин, каналів, слідів вимивання сплаву.Окрім цього, внаслідок нагрівання, втрачається міцність алюмінієвого сплаву більше, ніж у 2 рази.Запропоновано створення та застосування покриття, яке б витримувало робочі температури понад 2000ºС, а також ударно-пульсуючі навантаження. Пропонується детонаційно-газовий метод напилення. Він характеризується універсальністю матеріалів: від полімерів до тугоплавкої кераміки, любі метали і сплави. Напилені частинки володіють високою кінетичною енергією. Покриття характеризується високою міцністю, яка сягає 180…200 МПа, твердістю HRCe 60, мінімальною шпаринністю. Температурний вплив при напиленні на заготовку незначний. Запропоновано послідовність підготовчих операцій. Зміцненню підлягали поршень та жарове кільце на детонаційно-газовій установці «УН-102». Застосовувався маніпулятор, що використовує енергію пострілу установки. Отримані поверхні характеризуються регулярною макроструктурою (хвилястістю).Нанесенню підлягав нікель-алюмінієвий сплав. Товщиною покриття – 150…270 мкм, твердість – HV 550, адгезія до основи – 94…100 МПа.Результати досліджень на деталях циліндро-поршневої групи засвідчили зниження робочих температур, внаслідок припрацьовування покриття та якісного ущільнення камери згоряння. Довговічність кілець становить 1,6·106…2,3·106 , що свідчить про значне підвищення опору втомі та ресурсу роботи. Запропонована технологія є придатною та рекомендується до впровадження у серійне виробництво.

Актуальність теми дослідження. Для отримання зварних з’єднань із високолегованих сталей, тугоплавких та активних металів, твердих та надтвердих сплавів ефективно застосовують способи зварювання тиском, зокрема, дифузійне зварювання, яке має суттєві переваги поряд з іншими видами зварювання та дозволяє отримувати зварні конструкції складної форми з мінімальними деформаціями. Постановка проблеми. Серед джерел енергії, що застосовують для дифузійного зварювання, найбільш перспективним є нагрів тліючим розрядом, що горить у середовищі інертних або активних газів при їх тиску нижче за атмосферний і який забезпечує можливість регулювати в широких межах інтенсивність і локальність нагріву. Однак суттєвим недоліком тліючого розряду є його недостатня стабільність і здатність переходити в дугову форму, що може призводити до оплавлення і руйнування деталей. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Широка номенклатура зварних виробів визначає необхідність регулювання енергетичних характеристик розряду в значних межах. У цих умовах проблема керованості тліючого розряду стає безпосередньо пов’язаною із проблемою забезпечення його стабільності. Питанню підвищення стійкості тліючого розряду присвячена значна кількість досліджень, однак у своїй більшості вони відносяться до процесів хіміко-термічної або лазерної обробки матеріалів і не відповідають режимам горіння тліючого розряду, що застосовуються в умовах зварювання. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. До теперішнього часу, всі спроби забезпечити стабільне існування потужнострумового тліючого розряду в межах обраної форми в різних технологічних процесах не є вельми ефективними, оскільки не беруть до уваги мультифакторність проблеми, головним чином зосереджуючись лише на енергетичних аспектах. Постановка завдання. Метою роботи є вдосконалення методів керування і стабілізації потужнострумового тліючого розряду в процесах дифузійного зварювання. Виклад основного матеріалу. Для забезпечення стабільності тліючого розряду в роботі запропоновано використовувати певний критерій, який поєднує параметри режиму горіння розряду з умовами переходу його в електричну дугу. Таким критерієм у роботі обрано співвідношення середньої напруги на розрядному проміжку, що визначається частотою виникнення дугових пробоїв, до напруги горіння стабільного тліючого розряду. За відсутності дугових пробоїв значення критерію наближається до максимального К = 1, зі збільшенням частоти імпульсів дуги величина К поступово знижується. Оскільки стійкість тліючого розряду суттєво залежить від основних параметрів режиму, у роботі визначено інтегральний показник, який поєднаний із критерієм стійкості. У ролі такого показника застосовано добуток струму розряду та тиску газу. Встановлено аналітичну залежність критерію стійкості від обраного показника. Розроблено схему автоматичного пристрою переривання процесу нагрівання за умови, якщо фактичне значення коефіцієнта стійкості опуститься нижче його заданого значення. Висновки відповідно до статті. Оптимальне регулювання тліючого розряду в процесах дифузійного зварювання за умов забезпечення його стабільності може ефективно здійснюватися на основі критерію стійкості, що визначається як співвідношення середнього значення напруги на розрядному проміжку до напруги горіння стабільного тліючого розряду, і величина якого при оптимальному процесі становить 0,5…1.

В последние годы в университет пришло много студентов на ускоренную форму обучения. Они начинают обучаться с 3-го курса, но по некоторым дисциплинам, в том числе и по химии, из-за несовпадения числа часов на изучение дисциплин, разнобоя в программах, у многих студентов-ускоренников образовались несколько задолженностей по предметам, изучаемым на младших курсах университета. Ликвидировать долги студент обязан на протяжении одного года. Понятно, что таким студентам приходится тяжело. Они должны осваивать программу 3-го курса и параллельно досдавать ряд предметов за младшие курсы. Поэтому многие студенты идут по пути наименьшего сопротивления. Они не выполняют сами контрольные задания, а «заказывают» их выполнение у знакомых людей. На экзамене или зачете они, в большинстве своем, плохо защищают свои работы и показывают низкий уровень знаний всей программы.Чтобы облегчить выполнение контрольного задания, в последние 2 года мы даем студентам инженерных специальностей не 12 задач по темам курса химии, а озадачиваем их составлением химического паспорта элемента описания свойств элемента согласно плану:Общепринятое название элемента. Другие названия. Положение в периодической системе Д. И. Менделеева. Порядковый номер, молекулярная масса. Номер периода, группы иподгруппы.Полная электронная формула нейтрального атома.Подуровни, содержащие валентныеэлектроны.Графическое распределение электронов в валентныхподуровнях.Низшая (самая меньшая) степень окисления.Высшая степень окисления элемента.Промежуточные степени окисления.Формулы оксидов по каждой степени окисления.Формулы иназвания гидратоввышеперечисленных оксидов.Нахождение элемента вприроде (%-ноесодержание), важнейшие минералы (1-2) (названия иформулы). Методы получения элемента всвободном виде (указать название метода иуравнение реакции получения элемента)Физические свойства элемента: Агрегатное состояние.Температура плавления (ºС иК)Температура кипения (ºСиК)Растворимость вводе (г/100 г)Плотность г/см3или кг/м3.Другие физические свойства (твердость, модуль упругости, электропроводности).Стандартный электродный окислительно-восстановитель­ный потенциал.Химические свойства элемента (везде писать уравнение реакции и указать название продуктов).Реакция скислородом.Реакция снеметаллами(S, Сl2, Вг2, I2, N2, Ридр.) Реакция сводой.Реакции сразбавленными кислотами (НС1,Н2SO4,Н3РO4).Реакция сразбавленной HNO3.Реакции сконцентрированными кислотами Н2SO4иНNО3.Реакция со щелочью (NaOHили KOH).Реакция ссолью. Применение элемента втехнике инародном хозяйстве. Важнейшие соединения данного элемента (формула, название, области применения). Особо выделить значение для отраслей Вашей специальности. Другие сведения (какие Вы считаете нужными иинтересными)Литература.В методических указаниях к выполнению этой работы мы приводим образец выполнения задания.Образец выполнения первой части заданияХарактеристика Zr (циркония)Цирконий (Zirconium). Других названий нет. Положение впериодической системе Д. И. Менделеева. Впериодической системе элементов находится под №40(40 протонов вядре его атома и40 электронов вокруг ядра). Молекулярная масса атома 91,22. Zr находится в5периоде, IV группе, побочной (IV В) подгруппе. Полная электронная формула атома: 40Zr -2,8,18,10,2 ls22s22р63s23р63d104s24р64d25s2Валентныеэлектроны находятся вподуровнях 4d25s2Графическое распределение их: ↑↑ 4d 5s Низшая степень окисления +2 (уходят электроны с5s-подуровня).Высшая степень окисления +4 (уходят еще два электрона с4d-подуровня; высшая степень окисления равна №группы элемента впериодической системе). Промежуточная степень окисления +3. Формулы оксидов: ZrO, Zr2O3иZrO2.Формулы иназвания их гидратовZr(ОН)2–цирконий (II) гидроксид,Zr(ОН)3–цирконий (Ш) гидроксид,H2ZrO3–циркониевая(цирконатная)кислота. В земной коре циркония0,025 масс. %, важнейшие минералы: ZrSiO4–циркониZrO2–бадделеит.Получают цирконий сложными путями: Спекание цирконасК2[S1F6],отделение K2[ZrF6]и восстановление до Zr: а) ZrSiO4 + K2[SiF6]=K2[ZrF6] + 2SiO2;б) K2[SiF6] + 2Zn=Zr + 2KF + 2ZnF2.Метод хлорирования: ZrSiO4 + 2Cl2 + C=ZrCl4 + SiO2 + CO2,ZrCl4 + 2Mg=Zr + 2MgCl2.Чистый цирконий получают разложением ZrI4при 1200 ºС: ZrI4 → Zr + 2I2Физические свойства элемента: Твердое вещество, блестящий металл серебристо-белого цвета.Температура плавления равна 1855 ºC или 2128 КТемпература кипения равна 4340 ºС или 4613 КВводе не растворим. Плотность р=6,45г/см3.Пластичен. Пропускает тепловые нейтроны, относительная электрическая проводимость равна 2(Hg=l)малоэлектропроводен.Стандартный электродный потенциал Е0Zr = 1,53В.Химические свойства циркония.Он относится ккоррозинноустойчивымметаллам. На воздухе покрыт защитной оксиднойпленкой, при высокой температуре окисляется:Zr+O2 = ZrО2.Реагирует сгалогенамиF2, Сl2,Вr2:Zr+2F2= ZrF4; Zr+2Cl2=ZrCl4Не реагирует сводой. Не растворяется вразбавленных HCl,H2SO4,Н3РO4.Не растворяется вразбавленной HNO3.Растворяется вплавиковойкислоте: Zr+6HF=H2ZrF6 +2H2.Растворяется вконцентрированной H2SO4:Zr+4H2SO4(k) = Zr(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O.Пассивируетсяконцентрированной азотной кислотой НNО3 при нагревании:Zr+4НNО3(конц.) =ZrO2↓ +4NO2 + 2H2O Zr0 – 4 ē → Zr4+(окисление), Zr —восстановительN5+ +1 ē → N5+(восстановление), НNО3—окислитель. Растворяется вцарской водке: 3Zr+4HNO3 + 18HCl = 3H2[ZrCl6]+4NO+8H2OНе растворяется вщелочах. Ссолями не реагирует. Металлический цирконий иего сплавы-циркалоныиспользуются как: - конструкционные материалы для атомных реакторов;- легирующийкомпонент броневых, нержавеющих ижаропрочныхсталей; - для повышения прочности сплавов меди, магния иалюминия Важнейшие соединения циркония. ZrO2–цирконий (n) оксид.Тугоплавкоесоединение, применяется для изготовления тугоплавкихстекол, эмалей, глазурей, жароупорнойхимической посуды, огнеупорных тиглей. ZrN1–x, где х=0–0.42–цирконий нитрид–один изсамых устойчивых итвердых нитридов.ZrC–цирконий карбид, тугоплавкое(Тпл.=3630 ºС)иочень твердое вещество, применяется вкачестве шлифовального материала, атакже вместо алмаза при резке стекла. Добавка циркониякмеди значительно повышает ее прочность, не снижая при этом электропроводности.Соединения циркониявсегда содержат трудноотделяемые соединения гафния(=2% Hf). Zr, как иTi, способен поглощать водород, кислород иазот, ипоэтому спользуется как присадка для удаления из сплавов растворенных газов, что делает литье однородным, т.е. не содержащим пустот. Мировое производство циркония500 тыс. тонн вгод. Литература (дать перечень использованной литературы).Студент, получив свой химический элемент, может самостоятельно, без посторонней помощи выполнить контрольное задание. Некоторые студенты приходят на кафедру и, получив необходимую справочную литературу, выполняют контрольную работу в течение одного рабочего дня.Считаем, что такой метод ликвидации задолженности по химии студентами ускоренной формы обучения эффективен.

Современное композитоведение обязано своим рождением композитам с металлической матрицей. Однако, родившись, по-ви- димому, несколько преждевременно, эти композиты далее ушли в тень углепластиков в результате всеобъемлющего, агрессив- но-полезного распространения последних. На глобальном фоне композитов на основе углеволокна были и весьма значимые прорывы в другого типа композитах, прежде всего, — в высокотемпературных композитах с керамической матрицей, углерод-- углеродных композитах. Но и по техническому эффекту, и по числу специалистов, вовлечённых в технологические процедуры разного уровня (исследования, разработки, производство) всё остальное существенно уступает углепластикам. Что будет следующим этапом развития композитов на фоне выхода на плато в своём «возмужании» углепластиков в ближай- шие 10–20 лет? Угле-металлические композиты, высокотемпературные композиты на основе тугоплавких и высокоэнтропийных сплавов, интерметаллидов. Это обеспечит следующий скачок в развитии многих областей техники, подобно тому, как в своё время углепластики, заменив металлы, подтолкнули развитие аэрокосмических и ряда других областей техники. Задел для раз- работки композитов с металлической матрицей создан, описанию этого задела посвящён настоящий обзор.