ლითონების ზოგადი მახასიათებლები. მაღალი სისუფთავის ლითონების მიღება ლითონების ზოგადი ფიზიკური თვისებები

საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ ენერგიის რესურსები (კოქსი, ქვანახშირი) და მიიღოთ მეტი გამომუშავება დასრულებული პროდუქტინედლეულიდან, შეამციროს წარმოების ციკლი, ამავდროულად გაზარდოს ხარისხი და გააუმჯობესოს ატმოსფეროს ეკოლოგიური მდგომარეობა. ეს არის მეტალურგია, კერძოდ, ლითონების შემცირება წყალბადის გამოყენებით.

პრეისტორია, ანუ წინ წარსულში სუფთა ლითონებისთვის

მეტალურგია კაცობრიობას თან ახლავს ბრინჯაოსა და რკინის ხანიდან მოყოლებული. ძვ.წ 14 საუკუნეშიც კი. ე. უძველესი ხალხი დნობდა რკინას ღუმელის მეთოდით. პრინციპი იყო რკინის მადნის შემცირება ნახშირით შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე 1000 °C. შედეგად, მათ მიიღეს კრიცა - რკინის ღრუბელი, შემდეგ იგი გაყალბდა ბლანკის მისაღებად, საიდანაც მზადდებოდა საყოფაცხოვრებო ნივთები და იარაღი.

უკვე მე-14 საუკუნეში დაიწყო პრიმიტიული ღუმელების და აფეთქების ღუმელების გამოჩენა, რამაც საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე მეტალურგიულ პროცესებს: აფეთქებული ღუმელი, ღია კერა და გადამყვანი. ქვანახშირისა და რკინის მადნების სიმრავლე ამ მეთოდებს, როგორც მთავარს, დიდი ხნის განმავლობაში ამტკიცებდა. თუმცა, მზარდმა მოთხოვნამ პროდუქტის ხარისხზე, რესურსების დაზოგვაზე და გარემოსდაცვით უსაფრთხოებაზე განაპირობა ის, რომ უკვე მე-19 საუკუნის შუა წლებში მათ დაიწყეს ფესვების დაბრუნება: სუფთა ლითონების პირდაპირი შემცირების გამოყენება. პირველი თანამედროვე ასეთი ინსტალაცია გამოჩნდა 1911 წელს შვედეთში, აწარმოებდა წყალბადის დახმარებით წარმოებულ ლითონების მცირე პარტიებს 99,99% სისუფთავით. იმ დროს ერთადერთი მომხმარებელი იყო კვლევითი ლაბორატორიები. 1969 წელს პორტლენდში (აშშ) გაიხსნა ქარხანა, რომელიც აწარმოებს 400 ათას ტონამდე სუფთა ლითონს. და უკვე 1975 წელს ამ მეთოდით მსოფლიოში 29 მილიონი ტონა ფოლადი იწარმოებოდა.

ახლა ასეთ პროდუქტებს ელიან არა მხოლოდ საავიაციო, ხელსაწყოების მრეწველობის, სამედიცინო ინსტრუმენტებისა და ელექტრონიკის მწარმოებელი საწარმოები, არამედ მრავალი სხვა. ამ ტექნოლოგიამ განსაკუთრებული უპირატესობა მოიპოვა ფერადი მეტალურგიაში, მაგრამ უახლოეს მომავალში ასევე "წყალბადის შავი მეტალურგიაში".

სუფთა ლითონები

ლითონები დაბალი მინარევების შემცველობით. სისუფთავის ხარისხიდან გამომდინარე გამოირჩევა მაღალი სისუფთავის ლითონები (99,90-99,99%), მაღალი სისუფთავის ან ქიმიურად სუფთა ლითონები (99,99-99,999%), განსაკუთრებული სისუფთავის ლითონები, ან სპექტრული სუფთა, ულტრასუფთა ლითონები (99,999%-ზე მეტი). ).

Დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია. 1969-1978 .

ნახეთ რა არის „სუფთა ლითონები“ სხვა ლექსიკონებში:

სუფთა ლითონები- ლითონები დაბალი მინარევების შემცველობით (< 5 мас. %). Выделяют м. повыш. чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999 %). Тематики металлургия в целом EN pure metals … ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

ლითონები ან შენადნობები დაბალი მინარევების შემცველობით. სიწმინდის ხარისხიდან გამომდინარე გამოიყოფა ლითონები შდრ. სისუფთავე, ან ტექნიკურად სუფთა (99.0 99.90%). მომატება სისუფთავე (99.90 99.99%), მაღალი სისუფთავე ან ქიმიურად სუფთა (99.99 99.999%). განსაკუთრებული...... დიდი ენციკლოპედიური პოლიტექნიკური ლექსიკონი

სუფთა ლითონები- ლითონები დაბალი მინარევების შემცველობით (< 5 мас. %). Выделяют металлы повышенной чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999%); Смотри также: Металлы щелочные металлы ультрачистые металлы тяжелые металлы …

სუფთა ლითონები- ნახეთ ლითონის ან შენადნობის სისუფთავის ხარისხი... მეტალურგიული ლექსიკონი

მარტივი ნივთიერებები, რომლებსაც ნორმალურ პირობებში აქვთ დამახასიათებელი თვისებები: მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა, ელექტრული გამტარობის უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტი და კარგად ასახვის უნარი. ელექტრომაგნიტური ტალღები… …

- (ბერძნული მეტალონიდან, თავდაპირველად ჩემი, მადანი, მაღარო), მარტივი in va, რომელსაც ნორმალურ პირობებში აქვს დამახასიათებელი თვისებები: მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა, უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტი. ელექტროგამტარობა, კარგი უნარი... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

ულტრასუფთა ლითონები- მაღალი სისუფთავის, ულტრასუფთა ლითონები, რომლებშიც მინარევების მასობრივი წილი არ აღემატება 1 10 3%. ულტრასუფთა ლითონების წარმოების ტექნოლოგიის ძირითადი ეტაპები: სუფთა ქიმიური ნაერთების მიღება, მათი აღდგენა... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონიმეტალურგიაში

მაღალი სისუფთავის ლითონები, განსაკუთრებით სუფთა ლითონები, ლითონები, რომლებშიც მინარევების საერთო შემცველობა არ აღემატება 1․10 3%-ს (წონის მიხედვით). ქიმიური წარმოების ტექნოლოგიის ძირითადი ეტაპები: სუფთა ქიმიური ნაერთების მიღება, მათი აღდგენა... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

რადიოაქტიური ლითონები- ლითონები, რომლებიც იკავებენ ადგილებს პერიოდულ ცხრილში 83 (Bi) ატომური რიცხვის მქონე ელემენტების, რომლებიც ასხივებენ რადიოაქტიურ ნაწილაკებს: ნეიტრონებს, პროტონებს, ალფა, ბეტა ნაწილაკებს ან გამა კვანტებს. გვხვდება ბუნებაში: At, Ac, Np, Pa, Po... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

გარდამავალი ლითონები- პერიოდული ცხრილის ქვეჯგუფის Ib და VIIIb ელემენტები. გარდამავალი ლითონის ატომებში, შიდა გარსები მხოლოდ ნაწილობრივ ივსება. არსებობს d ლითონები, რომლებშიც ხდება თანდათანობითი შევსება 3d (S-დან Ni-მდე), 4d (Y-დან ... ... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

თუ დ.ი. მენდელეევის ელემენტების პერიოდულ ცხრილში ვხატავთ დიაგონალს ბერილიუმიდან ასტატინამდე, მაშინ დიაგონალის გასწვრივ ქვედა მარცხენა მხარეს იქნება ლითონის ელემენტები (ეს ასევე მოიცავს გვერდითი ქვეჯგუფების ელემენტებს, რომლებიც ხაზგასმულია ლურჯად), ხოლო ზედა მარჯვნივ - არალითონის ელემენტები (მონიშნული ყვითელი). დიაგონალთან ახლოს მდებარე ელემენტებს - ნახევრადმეტალებს ან მეტალოიდებს (B, Si, Ge, Sb და ა.შ.) აქვთ ორმაგი ხასიათი (მონიშნული ვარდისფერში).

როგორც ნახატიდან ჩანს, ელემენტების აბსოლუტური უმრავლესობა ლითონია.

მათი ქიმიური ბუნებით, ლითონები არის ქიმიური ელემენტები, რომელთა ატომები ტოვებენ ელექტრონებს გარე ან წინა გარე ენერგეტიკული დონეებიდან და ქმნიან დადებითად დამუხტულ იონებს.

თითქმის ყველა ლითონს აქვს შედარებით დიდი რადიუსი და ელექტრონების მცირე რაოდენობა (1-დან 3-მდე) გარე ენერგიის დონეზე. ლითონებს ახასიათებთ დაბალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები და შემცირების თვისებები.

ყველაზე ტიპიური ლითონები განლაგებულია პერიოდების დასაწყისში (მეორედან დაწყებული), შემდეგ მარცხნიდან მარჯვნივ მეტალის თვისებები სუსტდება. ჯგუფში ზემოდან ქვემოდან, მეტალის თვისებები იზრდება ატომების რადიუსის მატებასთან ერთად (ენერგეტიკული დონეების რაოდენობის ზრდის გამო). ეს იწვევს ელემენტების ელექტრონეგატიურობის (ელექტრონების მოზიდვის უნარს) დაქვეითებას და შემცირების თვისებების ზრდას (ქიმიურ რეაქციებში ელექტრონების სხვა ატომებისთვის გადაცემის უნარი).

Ტიპიურილითონები არის s-ელემენტები (IA ჯგუფის ელემენტები Li-დან Fr. PA ჯგუფის ელემენტები Mg-დან Ra-მდე). მათი ატომების ზოგადი ელექტრონული ფორმულა არის ns 1-2. მათ ახასიათებთ ჟანგვის მდგომარეობები + I და + II, შესაბამისად.

ტიპიური ლითონის ატომების გარე ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონების მცირე რაოდენობა (1-2) ნიშნავს, რომ ეს ელექტრონები ადვილად იკარგება და ავლენენ ძლიერ შემცირების თვისებებს, რაც აისახება ელექტრონეგატიურობის დაბალი მნიშვნელობებით. ეს გულისხმობს შეზღუდულ ქიმიურ თვისებებსა და ტიპური ლითონების მიღების მეთოდებს.

ტიპიური ლითონების დამახასიათებელი თვისებაა მათი ატომების მიდრეკილება შექმნან კათიონები და იონური ქიმიური ბმები არალითონის ატომებთან. ტიპიური ლითონების ნაერთები არალითონებთან არის იონური კრისტალები "არამეტალის მეტალანიონი", მაგალითად K + Br -, Ca 2 + O 2-. ტიპიური ლითონების კათიონები ასევე შედის ნაერთებში რთული ანიონებით - ჰიდროქსიდები და მარილები, მაგალითად Mg 2+ (OH -) 2, (Li +)2CO 3 2-.

A ჯგუფის ლითონები, რომლებიც ქმნიან ამფოტერულ დიაგონალს პერიოდულ ცხრილში Be-Al-Ge-Sb-Po, ისევე როგორც მათ მიმდებარე ლითონები (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) არ ავლენენ ტიპურ მეტალს. თვისებები. მათი ატომების ზოგადი ელექტრონული ფორმულა ns 2 ნ.პ. 0-4 მოიცავს ჟანგვის მდგომარეობის მრავალფეროვნებას, საკუთარი ელექტრონების შენარჩუნების უფრო მეტ უნარს, მათი შემცირების უნარის თანდათანობით შემცირებას და ჟანგვის უნარის გამოვლენას, განსაკუთრებით მაღალი ჟანგვის მდგომარეობებში (ტიპიური მაგალითებია ნაერთები Tl III, Pb IV, Bi v) . მსგავსი ქიმიური ქცევა დამახასიათებელია უმეტესობისთვის (d-ელემენტები, ანუ პერიოდული ცხრილის B ჯგუფის ელემენტები ( ტიპიური მაგალითები- ამფოტერული ელემენტები Cr და Zn).

ორმაგი (ამფოტერული) თვისებების ეს გამოვლინება, როგორც მეტალის (ძირითადი) ასევე არალითონური, განპირობებულია ქიმიური ბმის ბუნებით. მყარ მდგომარეობაში ატიპიური ლითონების ნაერთები არამეტალებთან შეიცავენ უპირატესად კოვალენტურ ბმებს (მაგრამ ნაკლებად ძლიერს, ვიდრე არამეტალებს შორის კავშირები). ხსნარში ეს ბმები ადვილად იშლება და ნაერთები იშლება იონებად (მთლიანად ან ნაწილობრივ). მაგალითად, ლითონის გალიუმი შედგება Ga 2 მოლეკულებისგან მყარ მდგომარეობაში, ალუმინის და ვერცხლისწყლის ქლორიდები (II) AlCl 3 და HgCl 2 შეიცავს ძლიერ კოვალენტურ კავშირებს, მაგრამ ხსნარში AlCl 3 იშლება თითქმის მთლიანად, ხოლო HgCl 2 - მდე; ძალიან მცირე რაოდენობით (და შემდეგ HgCl + და Cl - იონებში).

ლითონების ზოგადი ფიზიკური თვისებები

კრისტალურ ბადეში თავისუფალი ელექტრონების ("ელექტრონული გაზი") არსებობის გამო, ყველა ლითონი ავლენს შემდეგ დამახასიათებელ ზოგად თვისებებს:

1) პლასტიკური- ფორმის ადვილად შეცვლის, მავთულის დაჭიმვის და თხელ ფურცლებად გადახვევის უნარი.

2) მეტალის ბზინვარებადა გამჭვირვალობა. ეს გამოწვეულია თავისუფალი ელექტრონების ურთიერთქმედებით ლითონზე შუქთან.

3) Ელექტრო გამტარობის. იგი აიხსნება თავისუფალი ელექტრონების მიმართული მოძრაობით უარყოფითი პოლუსიდან პოზიტიურზე მცირე პოტენციური სხვაობის გავლენის ქვეშ. როდესაც თბება, ელექტრული გამტარობა მცირდება, რადგან ტემპერატურის მატებასთან ერთად ძლიერდება ატომებისა და იონების ვიბრაცია კრისტალური მედის კვანძებში, რაც ართულებს „ელექტრონული აირის“ მიმართულების მოძრაობას.

4) თბოგამტარობა.ეს გამოწვეულია თავისუფალი ელექტრონების მაღალი მობილურობით, რის გამოც ტემპერატურა სწრაფად უთანაბრდება ლითონის მასას. ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა გვხვდება ბისმუტსა და ვერცხლისწყალში.

5) სიხისტე.ყველაზე რთული ქრომია (ჭრის მინას); ყველაზე რბილი ტუტე ლითონები - კალიუმი, ნატრიუმი, რუბიდიუმი და ცეზიუმი - იჭრება დანით.

6) სიმკვრივე.რაც უფრო მცირეა ლითონის ატომური მასა და რაც უფრო დიდია ატომის რადიუსი, მით უფრო მცირეა იგი. ყველაზე მსუბუქია ლითიუმი (ρ=0,53 გ/სმ3); ყველაზე მძიმეა ოსმიუმი (ρ=22,6 გ/სმ3). 5 გ/სმ3-ზე ნაკლები სიმკვრივის ლითონები ითვლება "მსუბუქ ლითონებად".

7) დნობის და დუღილის წერტილები.ყველაზე დნებადი ლითონი არის ვერცხლისწყალი (mp = -39°C), ყველაზე ცეცხლგამძლე ლითონი არის ვოლფრამი (mp = 3390°C). ლითონები დნობის ტემპერატურით 1000°C-ზე ზემოთ ითვლება ცეცხლგამძლე, ქვემოთ - დაბალი დნობის.

ლითონების ზოგადი ქიმიური თვისებები

ძლიერი შემცირების საშუალებები: Me 0 – nē → Me n +

რიგი ძაბვები ახასიათებს ლითონების შედარებით აქტივობას რედოქს რეაქციებში წყალხსნარებში.

I. ლითონების რეაქცია არალითონებთან

1) ჟანგბადით:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) გოგირდით:
Hg + S → HgS

3) ჰალოგენებით:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) აზოტით:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) ფოსფორით:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) წყალბადით (რეაგირებს მხოლოდ ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონები):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. ლითონების რეაქცია მჟავებთან

1) ლითონები ელექტროქიმიური ძაბვის სერიაში H-მდე ამცირებენ არაჟანგვის მჟავებს წყალბადამდე:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2

2) ჟანგვითი მჟავებით:

როდესაც ნებისმიერი კონცენტრაციის აზოტის მჟავა და კონცენტრირებული გოგირდმჟავა ურთიერთქმედებს ლითონებთან წყალბადი არასოდეს გამოიყოფა!

Zn + 2H 2 SO 4(K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან

1) აქტიური (ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები) ქმნიან ხსნად ფუძეს (ტუტე) და წყალბადს:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) საშუალო აქტივობის ლითონები იჟანგება წყლით, როდესაც თბება ოქსიდში:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) არააქტიური (Au, Ag, Pt) - ნუ რეაგირებთ.

IV. ნაკლებად აქტიური ლითონების გადაადგილება უფრო აქტიური ლითონებით მათი მარილების ხსნარებიდან:

Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

ინდუსტრიაში ხშირად გამოიყენება არა სუფთა ლითონები, არამედ მათი ნარევები - შენადნობები, რომელშიც ერთი ლითონის სასარგებლო თვისებები ავსებს მეორის სასარგებლო თვისებებს. ამრიგად, სპილენძს აქვს დაბალი სიმტკიცე და შეუსაბამოა მანქანების ნაწილების დასამზადებლად, ხოლო სპილენძის და თუთიის შენადნობები ( სპილენძის) უკვე საკმაოდ მძიმეა და ფართოდ გამოიყენება მანქანათმშენებლობაში. ალუმინს აქვს მაღალი გამტარიანობა და საკმარისი სიმსუბუქე (დაბალი სიმკვრივე), მაგრამ ძალიან რბილია. მის საფუძველზე მზადდება შენადნობი მაგნიუმთან, სპილენძთან და მანგანუმთან - დურალუმინი (დურალუმინი), რომელიც დაკარგვის გარეშე სასარგებლო თვისებებიალუმინი, იძენს მაღალ სიმტკიცეს და ხდება თვითმფრინავის მშენებლობისთვის შესაფერისი. ფართოდ არის ცნობილი რკინის შენადნობები ნახშირბადთან (და სხვა ლითონების დანამატებით). თუჯისდა ფოლადი.

თავისუფალი ლითონებია რესტავრატორები.თუმცა, ზოგიერთ მეტალს აქვს დაბალი რეაქტიულობა იმის გამო, რომ ისინი დაფარულია ზედაპირის ოქსიდის ფილმი, სხვადასხვა ხარისხით, მდგრადია ქიმიური რეაგენტების მიმართ, როგორიცაა წყალი, მჟავების ხსნარები და ტუტეები.

მაგალითად, ტყვია ყოველთვის დაფარულია ოქსიდის ფენით, მისი გადასვლისთვის საჭიროა არა მხოლოდ რეაგენტის ზემოქმედება (მაგალითად, განზავებული აზოტის მჟავა), არამედ გათბობა. ალუმინის ოქსიდის ფილმი ხელს უშლის მის რეაქციას წყალთან, მაგრამ განადგურებულია მჟავებითა და ტუტეებით. ფხვიერი ოქსიდის ფილმი (ჟანგი), რომელიც წარმოიქმნება რკინის ზედაპირზე ტენიან ჰაერში, არ უშლის ხელს რკინის შემდგომ დაჟანგვას.

Გავლენის ქვეშ კონცენტრირებულიმჟავები წარმოიქმნება ლითონებზე მდგრადიოქსიდის ფილმი. ამ ფენომენს ე.წ პასივაცია. ასე რომ, კონცენტრირებული გოგირდის მჟავალითონები, როგორიცაა Be, Bi, Co, Fe, Mg და Nb პასივირებულია (და შემდეგ არ რეაგირებენ მჟავასთან), ხოლო კონცენტრირებულ აზოტმჟავაში - ლითონები A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb. , Th და U.

მჟავე ხსნარებში ჟანგვის აგენტებთან ურთიერთობისას, მეტალების უმეტესობა გარდაიქმნება კატიონებად, რომელთა მუხტი განისაზღვრება სტაბილური ჟანგვის მდგომარეობით. ამ ელემენტისნაერთებში (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ და Fe 3+)

მჟავე ხსნარში ლითონების შემცირების აქტივობა გადადის მთელი რიგი სტრესებით. ლითონების უმეტესობა გადადის ხსნარში მარილმჟავასთან და განზავებულ გოგირდმჟავებთან, მაგრამ Cu, Ag და Hg - მხოლოდ გოგირდის (კონცენტრირებული) და აზოტის მჟავებით, ხოლო Pt და Au - "რეგია არაყით".

ლითონის კოროზია

ლითონების არასასურველი ქიმიური თვისებაა მათი აქტიური განადგურება (დაჟანგვა) წყალთან შეხებისას და მასში გახსნილი ჟანგბადის გავლენის ქვეშ. (ჟანგბადის კოროზია).მაგალითად, ფართოდ არის ცნობილი წყალში რკინის პროდუქტების კოროზია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ჟანგი და პროდუქტები იშლება ფხვნილად.

ლითონების კოროზია ასევე ხდება წყალში გახსნილი აირების CO 2 და SO 2 არსებობის გამო; იქმნება მჟავე გარემო და გადაადგილდება H+ კათიონები აქტიური ლითონებიწყალბადის H 2 სახით ( წყალბადის კოროზია).

ორ განსხვავებულ ლითონს შორის კონტაქტის არეალი შეიძლება იყოს განსაკუთრებით კოროზიული ( კონტაქტური კოროზია).გალვანური წყვილი წარმოიქმნება ერთ ლითონს შორის, მაგალითად Fe, და მეორე ლითონს, მაგალითად Sn ან Cu, წყალში მოთავსებულს შორის. ელექტრონების ნაკადი მიდის უფრო აქტიური ლითონისგან, რომელიც არის მარცხნივ ძაბვის სერიაში (Re), ნაკლებად აქტიურ მეტალზე (Sn, Cu) და უფრო აქტიური ლითონი ნადგურდება (კოროზირდება).

ამის გამოა, რომ ქილების დაკონსერვებული ზედაპირი (თუთი დაფარული თუნუქით) ჟანგდება ნოტიო ატმოსფეროში შენახვისას და უყურადღებოდ მოპყრობისას (რკინა სწრაფად იშლება მცირე ნაკაწრის გაჩენის შემდეგაც კი, რაც რკინას ტენიანობასთან შეხების საშუალებას აძლევს). პირიქით, რკინის ვედროს გალვანზირებული ზედაპირი დიდხანს არ ჟანგდება, რადგან ნაკაწრების შემთხვევაშიც კი არა რკინა კოროზირდება, არამედ თუთია (რკინაზე უფრო აქტიური ლითონი).

კოროზიის წინააღმდეგობა მოცემული ლითონისთვის იზრდება, როდესაც იგი დაფარულია უფრო აქტიური მეტალით ან როდესაც ისინი შერწყმულია; ამრიგად, რკინის დაფარვა ქრომით ან რკინისა და ქრომის შენადნობის დამზადება გამორიცხავს რკინის კოროზიას. ქრომირებული რკინა და ფოლადი ქრომის შემცველი ( უჟანგავი ფოლადი), აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა.

ელექტრომეტალურგია, ანუ ლითონების მიღება დნობის (ყველაზე აქტიური ლითონებისთვის) ან მარილის ხსნარების ელექტროლიზით;

პირომეტალურგია, ე.ი. ლითონების გამომუშავება მადნებიდან მაღალ ტემპერატურაზე (მაგალითად, აფეთქებული ღუმელის პროცესში რკინის წარმოება);

ჰიდრომეტალურგიაე.ი. ლითონების გამოყოფა მათი მარილების ხსნარებიდან უფრო აქტიური ლითონებით (მაგალითად, სპილენძის წარმოება CuSO 4-ის ხსნარიდან თუთიის, რკინის ან ალუმინის მოქმედებით).

ბუნებრივი ლითონები ზოგჯერ გვხვდება ბუნებაში (ტიპიური მაგალითებია Ag, Au, Pt, Hg), მაგრამ უფრო ხშირად ლითონები გვხვდება ნაერთების სახით ( ლითონის მადნები). ლითონები უხვად განსხვავდება დედამიწის ქერქში: ყველაზე გავრცელებული - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) უიშვიათესამდე - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.

მე-4 პერიოდის ცეცხლგამძლე ლითონების ვაკუუმური დისტილაცია (Mn, Cr, Fe, Ni, Co)

ყველაზე ცეცხლგამძლე და დაბალი აქროლადი ლითონები, რომლებიც ამჟამად ექვემდებარება დისტილაციას, არის მანგანუმი, ქრომი, რკინა, ნიკელი და კობალტი. ყველა ეს ლითონი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ტექნიკური შენადნობების ნაწილი.

მექანიკური და ფიზიკური თვისებებირკინაზე, ნიკელზე და სხვა მითითებულ ელემენტებზე დაფუძნებული შენადნობები, განსაკუთრებით სხვადასხვა სითბოს მდგრადი შენადნობების თვისებები, დიდწილად განისაზღვრება საწყისი მასალების სიწმინდით. ცნობილია, რომ არალითონური ჩანართები და რიგი მინარევები, რომლებიც ქმნიან დნობის ევტექტიკას. მკვეთრად უარესდება შენადნობების მრავალი თვისება: სიმკვრივე, სითბოს წინააღმდეგობა, კოროზიის წინააღმდეგობა და ა.შ. განსაკუთრებით მავნე მინარევებია ყველა ამ ლითონში: ტყვია, ბისმუტი, კადმიუმი, გოგირდი, ფოსფორი, აზოტი და ჟანგბადი მე-4 პერიოდი განსაკუთრებული ინტერესია, როგორც მათი თვისებების შესწავლის, ისე შენადნობების ცვლილებებზე შენადნობის დანამატების გავლენის შესასწავლად, საჭიროა სუფთა ლითონები ელექტროდების წარმოებისთვის - სხივების მილები და იონური მოწყობილობების ზოგიერთი ნაწილის წარმოებისთვის, სუფთა რკინა თითქმის არ ურთიერთქმედებს ვერცხლისწყლის ორთქლებთან, რომლებიც ძალიან მგრძნობიარეა მცირე დაბინძურების მიმართ. სუფთა რკინას აქვს მაღალი მაგნიტური გამტარიანობა, რაც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს იგი მაგნიტური ველების დასაცავად. მაღალი სისუფთავის ნიკელი აუცილებელია სხვადასხვა ცეცხლგამძლე ლითონების დასაფარავად. მე-4 პერიოდის სუფთა ლითონების მნიშვნელოვანი რაოდენობა მოიხმარს ქიმიურ მრეწველობას სხვადასხვა ნაერთების დასამზადებლად. დეტალური ინფორმაცია მინარევების გავლენის შესახებ მოცემული ლითონების თვისებებზე შეგიძლიათ იხილოთ მონოგრაფიაში.

მე-4 პერიოდის ცეცხლგამძლე ლითონების გაწმენდის ყველაზე გავრცელებული მეთოდია მინარევების ქიმიური შებოჭვა რედოქს პროცესების შედეგად (ხშირად წყალბადით დამუშავებით), რასაც მოჰყვება ვაკუუმში დნობის დროს მინარევების დეგაზირება და დისტილაცია. მდნარი ლითონების ვაკუუმში დამუშავება ფართოდ გავრცელდა ბოლო 5-10 წლის განმავლობაში. იგი გამოიყენება არა მხოლოდ სუფთა ლითონებისთვის, არამედ ფოლადებისთვის და სხვა შენადნობებისთვის. სათანადო სამუშაოების დეტალურად გაშუქების გარეშე, რომელშიც განხილული საკითხების სპექტრი სცილდება ამ თემის ფარგლებს, ჩვენ შემოვიფარგლებით მხოლოდ დისტილაციის სამუშაოების აღწერით. მითითებული ლითონებიდა ლითონის მინარევების გამოხდისთვის. დეტალური ინფორმაცია ლითონების ვაკუუმური დნობისა და გაზის მინარევების მოცილების შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ სტატიებისა და მონოგრაფიების მრავალ კრებულში.

ამ პუნქტში განხილული ლითონებიდან რკინა, ნიკელი და კობალტი შედის პერიოდული სისტემის VIII ჯგუფის რკინის ქვეჯგუფში. როგორც ძირითადი მინარევები ამ ლითონებში, გარდა დაკავშირებული ელემენტებისა, არის სპილენძი, სილიციუმი, მანგანუმი, ქრომი, ალუმინი, ნახშირბადი, ფოსფორი, გოგირდი და აირები (N 2, 0 2, H 2). დაკავშირებული ელემენტების თვისებების მსგავსების გამო, დისტილაციის დროს მათგან გაწმენდის ხარისხი დაბალია, მაგრამ ამ ლითონების მცირე დანამატები მცირე გავლენას ახდენს ძირითადი ელემენტის თვისებებზე. რკინის ქვეჯგუფის ყველა სუფთა ლითონი დრეკადია ოთახის ტემპერატურაზე და კიდევ უფრო დაბალი, ხოლო ნიკელი არის დრეკადი თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურამდე (4,2°K). თუმცა, გაზისა და ზოგიერთი ლითონის მინარევების შემცველობის ზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს ლითონების გადასვლის ტემპერატურის მომატება დრეკადი მდგომარეობიდან მტვრევად მდგომარეობაში. ამრიგად, რკინა, რომელიც შეიცავს >0,005% 0 2, ხდება მყიფე 20°C ტემპერატურაზე. კობალტს აქვს უფრო დაბალი გამტარიანობა, ვიდრე რკინა ან ნიკელი, რაც შეიძლება იყოს მისი არასაკმარისი სისუფთავის შედეგი. განხილული სამივე მეტალს აქვს ორთქლის წნევის მსგავსი მნიშვნელობები. მათი დისტილაცია ჩვეულებრივ ხორციელდება დნობის წერტილიდან 20-50 ° C ტემპერატურაზე, თუმცა ისინი ყველა ამაღლდებიან ვაკუუმში > 1100 ° C ტემპერატურაზე.

რკინის ქვეჯგუფის ლითონებისგან განსხვავებით, მაღალი სისუფთავის ქრომი და მანგანუმი ოთახის ტემპერატურაზე მყიფეა. მინარევების უმნიშვნელო კონცენტრაციაც კი, როგორიცაა ნახშირბადი, გოგირდი, აზოტი და ჟანგბადი, მკვეთრად აუარესებს მათ მექანიკურ თვისებებს. ყველაზე სუფთა ქრომისთვის მყიფე მდგომარეობიდან პლასტიკურ მდგომარეობაზე გადასვლის ტემპერატურა 50°C-ს უახლოვდება. თუმცა, შესაძლებელია ამ ტემპერატურის შემცირება ლითონის შემდგომი გაწმენდით.

ამჟამად ითვლება, რომ ოთახის ტემპერატურაზე ქრომის მტვრევადობის მთავარი მიზეზი არის აზოტისა და ჟანგბადის არსებობა ^0,001% რაოდენობით. ტემპერატურა, რომლის დროსაც ქრომი გარდაიქმნება პლასტიკურ მდგომარეობაში, მკვეთრად იზრდება ალუმინის, სპილენძის, ნიკელის, მანგანუმის და კობალტის დამატებით. შესაძლებელია, რომ აზოტისგან ქრომის გაწმენდის დიდი ეფექტი მიიღწევა მისი იზოლირებული მოცულობით გამოხდით.

მანგანუმი მყიფეა α-ფაზის არსებობის მთელ დიაპაზონში (700°C-მდე), ხოლო მაღალი ტემპერატურის ფაზები (β- და γ-Μπ) საკმაოდ პლასტიკურია. α-Μn-ის მყიფეობის მიზეზები საკმარისად არ არის შესწავლილი.

ქრომს და მანგანუმს აქვთ მნიშვნელოვანი ორთქლის წნევა მათი დნობის წერტილების ქვემოთ. ქრომი სუბლიმაცია ხდება ვაკუუმში 1200°C-ზე მაღალი შესამჩნევი სიჩქარით. ვინაიდან ქრომის დნობის წერტილი არის დაახლოებით 1900°C, შეუძლებელია მისი ვაკუუმში დნობა სუბლიმაციის გამო. როგორც წესი, ორიგინალური ლითონის ან კონდენსატის დნობა ხორციელდება ინერტულ აირში 700 მმ Hg-ზე მეტი წნევით. Ხელოვნება. მანგანუმი გამოხდება როგორც სუბლიმაციით, ასევე თხევადი ფაზიდან.

როგორც წესი, ყველა ამ ლითონის დისტილაციამ შეიძლება გამოიღოს ~99,99% სისუფთავის კონდენსატები. თუმცა, მაღალეფექტური გაწმენდა შესაძლებელია მხოლოდ ტემპერატურის გრადიენტის მქონე კონდენსატორების გამოყენებისას. ქრომისა და მანგანუმის დისტილაცია დეტალურად შეისწავლა ძირითადად კროლმა და ავტორთა ლაბორატორიაში.

მანგანუმის დისტილაცია ვაკუუმში პირველად აღწერეს ტიედმა და ბირნბრაუერმა. გეილერმა დეტალურად შეისწავლა ეს პროცესი და გამოიკვლია მიღებული მაღალი სისუფთავის მანგანუმის მთელი რიგი თვისებები. დისტილაცია ჩატარდა კვარცის მილში 600 მმ სიგრძისა და 100 მმ დიამეტრის. მანგანუმი აორთქლდა მაგნეზიტის ჭურჭელში და კონდენსირდება სხვა მსგავს ჭურჭელზე. ლითონი თბებოდა დენებისაგან მაღალი სიხშირე. აორთქლება ხდებოდა ~ 1250 ° C ტემპერატურაზე 1-2 მმ Hg ვაკუუმში. Ხელოვნება. როგორც წყარო მასალაჩვენ გამოვიყენეთ ალუმოთერმული ლითონი ~ 99% სისუფთავით და ტექნიკური მანგანუმი (~ 96-98%). ერთჯერადი დისტილაციის შედეგები მოცემულია ცხრილში. 48. სუფთა ლითონის გამოსავლიანობა იყო ტვირთის წონის -50%. მითითებული პროცესის პარამეტრებით და 2,7 კგ დატვირთვით, 5 საათში მიიღეს 0,76 კგ სუფთა ლითონი. გეილერის ინსტალაციაში არ იქნა აღმოფხვრილი ლითონისა და მილის მასალის ურთიერთქმედების შესაძლებლობა და, შესაბამისად, რიგ ექსპერიმენტებში დისტილატი დაბინძურებული იყო სილიციუმით.

ზოგადი რეზიუმე

ბოლო დრომდე, ცეცხლგამძლე ლითონები - ვანადიუმი, ქრომი, ნიობიუმი, ტანტალი, მოლიბდენი და ვოლფრამი გამოიყენებოდა ძირითადად ლითონებზე დაფუძნებული შენადნობებისთვის, როგორიცაა რკინა, ნიკელი, კობალტი, ალუმინი, სპილენძი და ძალიან. შეზღუდული რაოდენობითსხვა ინდუსტრიებში, როგორიცაა ნათურები და ქიმიური მრეწველობა.
შენადნობისთვის საკმარისი იყო 1-2% მინარევების შემცველი ლითონები. ცეცხლგამძლე ლითონები ასეთი მინარევების შემცველობით უკიდურესად მყიფეა და არ არის შესაფერისი სტრუქტურულ მასალად გამოსაყენებლად. თუმცა, ცეცხლგამძლე ლითონების ელასტიურობა იზრდება მათი სიწმინდის მატებასთან ერთად და მათი, როგორც სტრუქტურული მასალების გამოყენების პრობლემა საკმაოდ რეალური გახდა ამ ლითონების წარმოების მეთოდების შემუშავების შემდეგ, ძალიან დაბალი მინარევების შემცველობით.
ცეცხლგამძლე ლითონები, როგორც წესი, მიიღება მათი მარილების ან ოქსიდების შემცირებით აქტიური ლითონებით ან წყალბადით, ასევე ელექტროლიზით.
ვანადიუმი მიიღება მისი პენტოქსიდის კალციუმის ან ვანადიუმის ტრიქლორიდის მაგნიუმის ან კალციუმის შემცირებით. ყველაზე სუფთა ვანადიუმი მიიღება იოდიდის მეთოდით, ასევე გამდნარ მარილებში ელექტროლიტური გადამუშავებით.
საკმარისად სუფთა ქრომის მისაღებად მარტივი გზაა მისი ელექტროლიტური ნალექი წყალხსნარებიდან. თუმცა, ელექტროლიტური ქრომი შეიცავს საკმაოდ მნიშვნელოვან რაოდენობას ჟანგბადსა და წყალბადს. ძალიან სუფთა ქრომი მიიღება იოდიდის მეთოდით, აგრეთვე ტექნიკურად სუფთა ქრომის ვაკუუმური დისტილაციით და წყალბადის გადამუშავებით.
ნიობიუმი ჩვეულებრივ გვხვდება ბუნებაში ტანტალთან ერთად. ამიტომ ამ ლითონების სუფთა სახით მიღებისას აუცილებელია მათი ფრთხილად გამოყოფა. გამოყოფის შემდეგ, სუფთა ტანტალი მიიღება მისი ფტორტანტალატის შემცირებით ნატრიუმით ან სხვა აქტიური ლითონებით. ნიობიუმი მიიღება ნიობიუმის კარბიდიდან ან ოქსიდიდან, რომელიც წარმოიქმნება ტანტალისა და ნიობიუმის გამოყოფისას. ნიობიუმის მიღება ასევე შესაძლებელია კალიუმის ფტორონიობატის ელექტროლიზით და ნიობიუმის პენტაქლორიდის წყალბადით შემცირებით. საბოლოო გაწმენდისთვის, ტანტალი და ნიობიუმი დნება მაღალ ვაკუუმში.
მოლიბდენი და ვოლფრამი მიიღება მათი გაწმენდილი ოქსიდების, ქლორიდების ან ამონიუმის მარილების წყალბადის შემცირებით.
უნდა აღინიშნოს, რომ მადნებიდან მოპოვების შემდეგ, ცეცხლგამძლე ლითონების უმეტესობა ფხვნილის ან ღრუბლის სახითაა. ამიტომ მათი კომპაქტური სახით მისაღებად გამოიყენება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდები, რკალის დნობა და, ახლახან, ძალიან ეფექტური ელექტრონული სხივის დნობა.

ფიზიკური და ქიმიური თვისებებისუფთა ცეცხლგამძლე ლითონები

აქ განხილული ცეცხლგამძლე ლითონები მიეკუთვნება VA (ვანადიუმი, ნიობიუმი და ტანტალი) და VIA (ქრომი, მოლიბდენი და ვოლფრამი) ქვეჯგუფებს.
წმინდა ცეცხლგამძლე ლითონების ზოგიერთი ფიზიკური თვისება მოცემულია ცხრილში. 25.

სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონების სხვა ფიზიკურ თვისებებს შორის უნდა აღინიშნოს შედარებით მცირე განივი კვეთა თერმული ნეიტრონის დაჭერისთვის: ნიობიუმი 1.1, მოლიბდენი 2.4, ქრომი 2.9 და ვოლფრამი 4.7 ბეღელი. ყველაზე სუფთა ვოლფრამი და მოლიბდენი აბსოლუტურ ნულთან ახლოს მდებარე ტემპერატურაზე არის სუპერგამტარები.
ეს ასევე ეხება ვანადიუმს, ნიობიუმს და ტანტალს, რომელთა გადასვლის ტემპერატურა ზეგამტარ მდგომარეობაშია, შესაბამისად, 5,9 და 4,5 ° K.
სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონების ქიმიური თვისებები ძალიან განსხვავებულია. ქრომი მდგრადია ჰაერისა და წყლის მიმართ ოთახის ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად ქრომის აქტივობა იზრდება და ის პირდაპირ ერწყმის ჰალოგენებს, აზოტს, ნახშირბადს, სილიციუმს, ბორს და რიგ სხვა ელემენტებს და იწვის ჟანგბადში.
ვანადიუმი ქიმიურად აქტიურია. ის იწყებს ჟანგბადთან, წყალბადთან და აზოტთან ურთიერთქმედებას უკვე 300°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. ვანადიუმი რეაგირებს ჰალოგენებთან უშუალოდ 150-200°C-მდე გაცხელებისას.
მოლიბდენი სტაბილურია ჰაერში და ჟანგბადში ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ 400°C-ზე ზევით გაცხელებისას იწყებს ინტენსიურად დაჟანგვას. წყალბადთან ქიმიურად არ რეაგირებს, მაგრამ სუსტად შთანთქავს მას. მოლიბდენი ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე აქტიურად ურთიერთქმედებს ფტორთან, იწყებს ქლორთან ურთიერთობას 180 ° C ტემპერატურაზე და ის თითქმის არ რეაგირებს იოდის ორთქლთან.
ვოლფრამი ასევე მდგრადია ჰაერში და ჟანგბადში ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ ძლიერად იჟანგება 500°C-ზე ზემოთ გაცხელებისას. ვოლფრამი არ რეაგირებს წყალბადთან დნობის წერტილამდე. იგი რეაგირებს ფტორთან ოთახის ტემპერატურაზე, ქლორთან 300 ° C-ზე ზემოთ და ძალიან რთულად რეაგირებს იოდის ორთქლთან.
განსახილველ ლითონებს შორის, სუფთა ტანტალი და ნიობიუმი ხასიათდება კოროზიის ყველაზე მაღალი წინააღმდეგობით. ისინი სტაბილურია მარილმჟავაში, გოგირდის, აზოტის და სხვა მჟავებში და გარკვეულწილად ნაკლებად სტაბილურია ტუტეებში. ბევრ გარემოში, სუფთა ტანტალი უახლოვდება პლატინას მისი ქიმიური წინააღმდეგობით. ტანტალისა და ნიობიუმის დამახასიათებელი თვისებაა წყალბადის, აზოტისა და ჟანგბადის დიდი რაოდენობით შთანთქმის უნარი. როდესაც თბება 500 ° C-ზე ზემოთ, ეს ლითონები ინტენსიურად იჟანგება ჰაერში.
მაღალ ტემპერატურაზე ცეცხლგამძლე ლითონების გამოყენების შესაძლებლობისთვის განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს მათ ჟანგვის ტენდენციას. განხილული ლითონებიდან მხოლოდ სუფთა ქრომს აქვს მაღალი წინააღმდეგობა დაჟანგვის მიმართ. ყველა სხვა ცეცხლგამძლე ლითონი ინტენსიურად იჟანგება 500-600°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. ქრომის მაღალი წინააღმდეგობა დაჟანგვის მიმართ განპირობებულია მის ზედაპირზე მკვრივი ცეცხლგამძლე ოქსიდის ფირის წარმოქმნით, რომელიც იცავს ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან. სხვა ცეცხლგამძლე ლითონების ზედაპირზე დამცავი ოქსიდის ფილმები არ წარმოიქმნება.
მოლიბდენის და ვანადიუმის ოქსიდები ძალიან დნობადია (მათი დნობის წერტილები შესაბამისად 795 და 660 °C) და აქროლადია. ნიობიუმის, ტანტალის და ვოლფრამის ოქსიდებს აქვთ შედარებით მაღალი დნობის წერტილები (1460, 1900 და 1470 ° C, შესაბამისად), მაგრამ მათი სპეციფიკური მოცულობა მნიშვნელოვნად აღემატება შესაბამისი ლითონების სპეციფიკურ მოცულობას. ამ მიზეზით, ოქსიდის ფილმები, თუნდაც ძალიან მცირე სისქით, იბზარება და იშლება ლითონისგან, რაც ჟანგბადის წვდომას აძლევს მის სუფთა ზედაპირზე.

Მექანიკური საკუთრებასუფთა ცეცხლგამძლე ლითონები და მინარევების გავლენა ამ თვისებებზე

ვინაიდან ყველა აღწერილ ცეცხლგამძლე ლითონს აქვს სხეულზე ორიენტირებული გისოსი, მათ მექანიკურ თვისებებს გააჩნიათ ასეთი სტრუქტურის მქონე ლითონებისთვის დამახასიათებელი რიგი მახასიათებლები. ცეცხლგამძლე ლითონების მექანიკური თვისებები (დაჭიმვის სიმტკიცე, ელასტიურობა, სიმტკიცე) ძლიერ არის დამოკიდებული მათში მინარევების არსებობაზე. მინარევების თუნდაც მცირე რაოდენობით უარყოფითი გავლენა მათ პლასტიკურ თვისებებზე ძალზე დიდია.
სხეულზე ორიენტირებული ლითონების მექანიკური მახასიათებლების შეცვლაში გადამწყვეტ როლს თამაშობს ინტერსტიციული მინარევები, როგორიცაა ნახშირბადი, აზოტი, ჟანგბადი და წყალბადი, რომლებიც შედიან ინტერსტიციულ სივრცეებში.
ამრიგად, რკალის ღუმელში მდნარ მოლიბდენში ნახშირბადის შემცველობა შეიძლება შემცირდეს 0,01%-მდე, ხოლო აირის შემცველობა შეიძლება შემცირდეს ძალიან მცირე მნიშვნელობებამდე, მაგალითად, ჟანგბადი მილიონზე 1 ნაწილამდე. ასეთი ღერო შეიძლება დაიღუნოს განადგურების გარეშე დაახლოებით -50°C ტემპერატურამდე, მაგრამ ტყდება დარტყმის ტესტის დროს.
ზონის დნობით, ნახშირბადის შემცველობა მოლიბდენში შეიძლება შემცირდეს 0,01-დან 0,002%-მდე და ქვემოთ. ზემოქმედების ტესტირებისას ზონაში გაწმენდილი ღეროები ინარჩუნებენ ელასტიურობას -140°C-მდე. აშკარად გამომდინარეობს, რომ მოლიბდენის (ისევე, როგორც სხვა ცეცხლგამძლე ლითონების) ელასტიურობა არის მათი სისუფთავის ფუნქცია ინტერსტიციული მინარევების მიმართ. ამ მინარევებისაგან გათავისუფლებული მოლიბდენი და სხვა ცეცხლგამძლე ლითონები ადვილად უძლებს ცივ დამუშავებას (გორვა, ჭედვა და სხვა მსგავსი ოპერაციები).
მოლიბდენის ჟანგბადისგან გაწმენდის ხარისხი ძალიან ძლიერ გავლენას ახდენს მტვრევად მდგომარეობაზე გადასვლის ტემპერატურაზე: 0,01% O2-ზე არის პლუს 300°C, 0,002% O2 – პლუს 25°C და 0,0001%) O2. - მინუს 196° WITH.
ამჟამად იზრდება მოლიბდენის დიდი ერთკრისტალები, რომელთა სიგრძეა დაახლოებით 500 მმ და განივი კვეთა 25x75 მმ (ელექტრონული სხივის გათბობით ზონის დნობის მეთოდით). ეს ერთკრისტალები აღწევენ მაღალ მატერიალურ სისუფთავეს მთლიანი ინტერსტიციული მინარევების შემცველობით 40 ნაწილად მილიონზე ნაკლები. ყველაზე სუფთა მოლიბდენის ასეთი ერთკრისტალები ხასიათდება ძალიან მაღალი პლასტიურობით თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურამდე.
მოლიბდენის ერთკრისტალი შეიძლება იყოს მოხრილი 180 გრადუსით განადგურების გარეშე მოლიბდენის ერთკრისტალისგან 12 მმ დიამეტრით, ცივ დეფორმაციას შეუძლია წარმოქმნას მავთული 30 მიკრონი დიამეტრით და 700-800 მ სიგრძით ან კილიტა სისქით; 50 მიკრონი, რომელიც შეიძლება დაექვემდებაროს ცივი ჭედურობაგამონაბოლქვი გამწოვით, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია ელექტრო ვაკუუმური მოწყობილობების რიგი კრიტიკული ნაწილების მისაღებად.
ანალოგიური მეთოდით მიიღება სხვა ცეცხლგამძლე ლითონების ერთკრისტალები - ვოლფრამი, ვანადიუმი, ნიობიუმი, ტანტალი. ვოლფრამი ამჟამად წარმოიქმნება ელექტრონული სხივის ზონის დნობით ერთკრისტალების სახით, რომელთა დიამეტრი დაახლოებით 5 მმ და სიგრძით დაახლოებით 250 მმ მაღალი სიმკვრივისა და სისუფთავის (99,9975% W). ეს ვოლფრამი პლასტიკურია -170°C ტემპერატურაზეც კი.
ვოლფრამის ერთკრისტალები, რომლებიც მიიღება ელექტრონული სხივის დნობით, უძლებს ორჯერ დახრილობას ოთახის ტემპერატურაზე, რაც მიუთითებს ამ ლითონის გადასვლის ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე დრეკადი მდგომარეობიდან მყიფე მდგომარეობაში. ჩვეულებრივი ვოლფრამისთვის, მყიფე მდგომარეობაზე გადასვლის დასაწყისი 700 ° C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზეა.
ვოლფრამის ერთკრისტალები ადვილად უძლებს ცივ მუშაობას და ამჟამად გამოიყენება მავთულის, ღეროების მასალის, ფურცლების და სხვა ნახევარფაბრიკატების დასამზადებლად. ერთკრისტალური ნიობიუმი შეიძლება დეფორმირებული იყოს ოთახის ტემპერატურაზე 90%-მდე შეკუმშვისას და ინარჩუნებს საკმაოდ მაღალ ელასტიურობას თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე (-194°C). ტანტალის ერთკრისტალს, შეკუმშული 80%-ით, ასევე აქვს საკმარისი ელასტიურობა მავთულის დამზადებისას.
შესანიშნავი ელასტიურობა, მინიმალური სამუშაო გამკვრივება, მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა და კარგი სტაბილურობა დამახასიათებელია მაღალი სისუფთავის ცეცხლგამძლე ლითონებისთვის, რომლებიც მიიღება ელექტრონული სხივის ზონის დნობით ერთკრისტალების სახით. ვანადიუმი, ნიობიუმი და ტანტალი ელექტრონული სხივის დნობის პოლიკრისტალური შიგნების სახით ან ზონის დნობით გაწმენდილი ერთკრისტალების სახით არ ხდება მყიფე ძალიან ღრმა გაგრილების დროსაც კი.

სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონების გამოყენება

სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონების გამოყენება (და მომავალში ისინი ცხადია მხოლოდ ამ ფორმით გამოიყენებენ) ვითარდება ორი ძირითადი მიმართულებით: 1) ზებგერითი თვითმფრინავებისთვის, მართვადი რაკეტებისთვის, რაკეტებისთვის და კოსმოსური ხომალდები; 2) ელექტრონული აღჭურვილობისთვის. ორივე შემთხვევაში საჭიროა ყველაზე სუფთა ლითონები, რომლებსაც აქვთ ძალიან მაღალი დრეკადობა, რაც, როგორც ზემოთ ვნახეთ, მიიღწევა ცეცხლგამძლე ლითონების ღრმა გაწმენდით ინტერსტიციული მინარევებისაგან.
ნიკელისა და კობალტის საფუძველზე სითბოს მდგრადი ფოლადები და შენადნობები, რომლებსაც შეუძლიათ 650-870 ° C ტემპერატურაზე მუშაობა, აღარ აკმაყოფილებენ ზებგერითი ავიაციისა და სარაკეტო ტექნოლოგიის მოთხოვნებს. საჭიროა 1100°C-ზე ზევით ტემპერატურაზე საკმარისი გრძელვადიანი სიმტკიცის მასალები. ასეთი მასალები არის სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონები (ან მათზე დაფუძნებული შენადნობები), რომლებსაც შეუძლიათ პლასტიკური დეფორმაცია.
ზებგერითი თვითმფრინავებისა და რაკეტების ტყავის დასამზადებლად საჭიროა სუფთა მოლიბდენის და ნიობიუმის ფურცლები, რომლებსაც აქვთ ტანტალისა და ვოლფრამის უფრო დიდი სპეციფიკური სიმტკიცე, 1300 ° C-მდე.
საჰაერო რეაქტიული, სარაკეტო და ტურბორეაქტიული ტურბინების ნაწილები მუშაობს უფრო მძიმე პირობებში. ამ ნაწილების წარმოებისთვის, რომლებიც მუშაობენ 1370 ° C ტემპერატურამდე, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ სუფთა მოლიბდენი და ნიობიუმი, მაგრამ მეტი მაღალი ტემპერატურამხოლოდ ტანტალი და ვოლფრამია შესაფერისი. 1370°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობისთვის ყველაზე დიდი ინტერესი სუფთა ტანტალისა და მისი შენადნობების მიმართაა, რომლებსაც აქვთ შედარებით მაღალი დრეკადობა ასეთ ტემპერატურაზე და არ ჩამოუვარდებიან ვოლფრამს სითბოს წინააღმდეგობით.
ყველაზე მეტად მკაცრი პირობებიგაზის ტურბინის ნაწილები მუშაობს. ასეთი ნაწილებისთვის ყველაზე შესაფერისია სუფთა ნიობიუმი და მასზე დაფუძნებული შენადნობები, რომლებსაც აქვთ მისაღები ჟანგვის წინააღმდეგობა.
ყველაზე სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონები პოულობენ მრავალფეროვან გამოყენებას ელექტრონულ და ვაკუუმ ტექნოლოგიაში. ტანტალი კარგი შემგროვებელია და ფართოდ გამოიყენება ვაკუუმური მილების წარმოებაში. ნიობიუმი გამოიყენება ელექტრო ვაკუუმის ტექნოლოგიაში ანოდების, ბადეების, მილების და სხვა ნაწილების დასამზადებლად. მოლიბდენი და ვოლფრამი გამოიყენება ელექტრო ვაკუუმ მოწყობილობებში და რადიო მილებში ძაფების, ელექტროდების, კაკვების, გულსაკიდი, ანოდებისა და ბადეების დასამზადებლად.
მაღალი სისუფთავის და ფორების გარეშე ვოლფრამის ერთკრისტალები გამოიყენება როგორც კათოდური გამათბობლები ელექტრო ვაკუუმურ მოწყობილობებში, ელექტრული კონტაქტებისთვის, ვაკუუმ გადამრთველებში, ვაკუუმურ დანადგარებში შესასვლელებში - სადაც აირების არარსებობა მნიშვნელოვანი ფაქტორია.
სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონები, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრონული სხივის დნობის გამოყენებით, უშუალოდ გამოიყენება მინიატურების წარმოებაში. ელექტრონული მოწყობილობები. საინტერესოა სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონებისგან დამზადებული საფარები, რომლებიც მიიღება ცეცხლგამძლე ლითონების ნაერთების შესხურებით ან თერმული დაშლით.
სუფთა ვანადიუმი და ნიობიუმი დაბალია რადიუსითერმული ნეიტრონების დაჭერა წარმატებით გამოიყენება ბირთვული ენერგია. ვანადიუმი გამოიყენება თხელკედლიანი მილების დასამზადებლად ბირთვული რეაქტორები, საწვავის ელემენტების ჭურვი, რადგან ის არ არის შენადნობი ურანით და აქვს კარგი თბოგამტარობა და საკმარისი კოროზიის წინააღმდეგობა.
სუფთა ნიობიუმი არ ურთიერთქმედებს გამდნარ ნატრიუმთან და ბისმუტთან, რომლებიც ხშირად გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი, და არ ქმნის მყიფე ნაერთებს ურანთან.
სუფთა ტანტალი, მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობის გამო, გამოიყენება მჟავე აგრესიულ გარემოში მომუშავე ქიმიური აღჭურვილობის ნაწილების დასამზადებლად, მაგალითად, ხელოვნური ბოჭკოს წარმოებაში. ბოლო დროს აქ ტანტალის ხშირად ანაცვლებენ სუფთა ნიობიუმს, რომელიც უფრო იაფი და უხვი ბუნებაა. სუფთა ქრომს აქვს მსგავსი აპლიკაციები. ეს მაგალითები არ ამოწურავს ყველაზე სუფთა ცეცხლგამძლე ლითონების გამოყენების მუდმივ გაფართოებულ სფეროებს.

07.02.2020

კიევში თაროების შეძენამდე, მეწარმემ უნდა გაიგოს მათი ტიპები, მიზანი და შესყიდვის ნიუანსი. განვიხილოთ ყველა ძირითადი და...

07.02.2020

სანამ დახლიდან წააწყდებით პირველ გაფართოებულ სადენს და გადაიხდით ფულს, თავად უნდა გაარკვიოთ, არის თუ არა მოწყობილობა შესაფერისი სადენის სიგრძით, სოკეტების რაოდენობით და...

06.02.2020

ბაღის ბილიკებისთვის განკუთვნილი გეოტექსტილები ან გეოფფაბრიკა ბიოლოგიურად სუფთა მასალაა. თხელი დაჭერილი ძაფები ქმნის მას. ლანდშაფტის დიზაინში...