НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТУЧИТСЯ В ЗАВОДСКИЕ ВОРОТА

Интересно обо всём. Лучшие публикации последних лет на различные актуальные темы.

NEW ИНТЕРЕСНО ОБО ВСЁМ


ИНТЕРЕСНО ОБО ВСЁМ: новые материалы (2024)

Меню для авторов

ИНТЕРЕСНО ОБО ВСЁМ: экспорт материалов
Скачать бесплатно! Научная работа на тему НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТУЧИТСЯ В ЗАВОДСКИЕ ВОРОТА. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-50). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement.

Полезные ссылки

BIBLIOTEKA.BY Беларусь - аэрофотосъемка HIT.BY! Звёздная жизнь


Автор(ы):
Публикатор:

Опубликовано в библиотеке: 2012-10-04
Источник: http://library.by

Сегодня технике остро нужны материалы, способные работать в так называемых экстремальных условиях - при высоких и низких температурах, при сверхвысоких давлениях и в глубоком вакууме, в условиях высокоскоростного резания металлов и абразивного износа. Этими и многими другими свойствами обладают тугоплавкие соединения металлов с неметаллами (углеродом, бором, азотом, кремнием и другими).

Обычно в промышленном производстве эти материалы получают методами порошковой металлургии, проводя процессы спекания тугоплавких порошков в печах при высоких температурах в течение длительного времени.

В 1967 году в отделении Института химической физики Академии наук СССР в Черноголовке был найден иной подход к решению проблемы. Оказалось, что тугоплавкие соединения можно получать со скоростью совершенно неожиданной (сам процесс завершается в считанные секунды!) - с помощью реакций так называемого безгазового горения. Ворота предприятия не закрывались - все новые и новые делегации приезжали из разных регионов страны. Были даже заказаны новые ворота Уфа (см.: www.clevergates.ru) - более прочные, так как старые не выдержали постоянной нагрузки!

И вот было обнаружено явление самопроизвольного распространения волны экзотермической (идущей с выделением тепла) реакции в смесях порошков металлов (титана, циркония, ниобия, тантала и других) с неметаллами - углеродом, бором и кремнием, приводящее к образованию тугоплавких соединений. Тогда же было осуществлено и "горение" металлов в азоте с образованием нитридов. Стало ясно, что это открытие принципиально нового метода получения ценнейших продуктов.

Процесс горения с образованием тугоплавких продуктов назван самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (сокращенно - СВС).

Внешне процесс выглядит очень эффектно: ярко светящийся огненный вал, оставляющий за собой медленно остывающий продукт, быстро "пожирает" исходное вещество независимо от его объема (скорости волны могут достигать десяти - пятнадцати сантиметров в секунду). При этом для нагрева вещества до высоких температур не требуются ни привычные для производства печи, ни иные интенсивные источники тепла.

Чтобы запустить волну экзотермической реакции, достаточно нагреть небольшой лишь участок поверхности системы до температур 1.000-1.500 градусов. В ходе же самого процесса синтеза происходит сильный саморазогрев за счет собственного мощного выделения тепла. Температура при этом может развиваться очень высокая - до двух- четырех тысяч градусов (по Цельсию). В отличие от печного синтеза химические реакции здесь протекают не во всем объеме вещества одновременно, а только в тонком слое - зоне реакции.

С тепловой точки зрения СВС представляет собой пример наивыгоднейшей организации химического процесса, при котором полностью используются энергетические возможности самой системы: процесс синтеза здесь как бы "сам себя" питает. Эта особенность может привести к существенной экономии электроэнергии. Кроме того, химический синтез в условиях горения протекает при более высоких температурах, с большими скоростями. Это делает технологический процесс более производительным. Изменяя исходные составы и условия процесса, можно регулировать состав и свойства конечного продукта.

Необычные результаты дает синтез расплавленных тугоплавких соединений. При горении некоторых систем развиваются очень высокие температуры, продукт горения образуется в жидком виде (и это при температурах плавления 2500 - 3000С!). Появляется возможность литья тугоплавких материалов - принципиально интересная и многообещающая.

Очень ценно, что новый метод легко сочетается с различными приемами обработки материалов, известными в технике (прессование, экструзия, прокат, литье и другие). Можно сразу получать заготовки, детали, изделия.

За годы, прошедшие после первых экспериментов, мы научились управлять скоростью, температурой и полнотой горения различных веществ. Стало возможным получать не только тугоплавкие соединения металлов и неметаллов, но и неметаллические тугоплавкие соединения, а также сульфиды, селениды, теллуриды, фосфиды, интерметаллиды.

В процессах скоростного высокотемпературного синтеза участвуют теперь не только химические элементы, но и их соединения. К настоящему времени новым методом синтезировано около 200 соединений.

В Отделении Института химической физики АН СССР на основе СВС создан не имеющий аналогов в мировой практике способ изготовления твердых сплавов. Процесс образования твердого сплава из исходных элементов занимает несколько секунд. Метод настолько прост, что позволяет активно проводить поиск новых марок сплавов. В лабораторных условиях синтезирован ряд новых материалов, не содержащих вольфрама и кобальта (традиционных составляющих твердых сплавов) и предназначенных для режущего инструмента. Они получили название синтетических твердых инструментальных материалов. Появилась возможность решить такую важную народнохозяйственную задачу, как замена остродефицитного вольфрама в составах твердых сплавов.

У нового метода - большое будущее. Намечено организовать промышленные производства неперетачиваемых пластин для режущего инструмента, зубков для некоторых типов бурового инструмента, безвольфрамовых валков повышенной твердости для холодной и горячей прокатки, штампового инструмента, абразивных материалов крупной зернистости и высокой твердости, азотированного феррованадия для получения хладостойких и быстрорежущих сталей и многих других необходимых материалов и готовых изделий из них.

В совместных работах Института проблем материаловедения АН УССР и отделения Института химической физики АН СССР была выявлена высокая абразивная способность карбида титана, получаемого методом СВС, - на его основе разработаны оригинальные составы абразивных и алмазно-абразивных паст. Производство паст успешно освоили Полтавский завод искусственных алмазов и алмазного инструмента, полтавская фабрика "Химпластмасс", а производство порошка карбида титана - Бакинский завод по обработке цветных металлов. Экономический эффект от внедрения этих паст лишь с 1976 по 1979 год уже составил около 70 миллионов рублей экономии. При этом увеличилась производительность обработки в 1,5-2 раза, одновременно улучшилась чистота поверхности и увеличилась точность и долговечность доводимых деталей.

Еще один пример. Содружество отделения Института химической физики АН СССР и Института химической физики АН Армянской ССР с Кироваканским заводом высокотемпературных нагревателей привело к созданию и промышленному внедрению на заводе новой технологии производства дисилицина молибдена. Это основной компонент нагревателей, работающих в агрессивной окислительной среде при высоких температурах. Итог: увеличение термостойкости нагревателей в 3-4 раза с одновременным снижением их себестоимости.

1978 год стал знаменательным для нас: проблема СВС получила государственное признание и поддержку. Для развития исследований в Черноголовке намечено строительство крупной комплексной базы. В Госкомитете СССР по науке и технике создан научный совет по проблеме "Теория и практика процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза".

К сожалению, пока еще не решен вопрос о производстве оборудования для СВС. Нужны механизированные промышленные установки с высокопроизводительными вспомогательными устройствами. Не может не вызывать беспокойства и сырьевая база.

Новое дело требует новых исполнителей. Вопрос, который нужно решать безотлагательно, - подготовка кадров для СВС. Специалисты, работающие в этой новой области, должны обладать сплавом знаний, с одной стороны, химической кинетики и процессов горения, а с другой - химической технологии, металлургии и материаловедения. Такого рода специалистов пока не готовит ни один вуз. А потребность в них, по данным Научного совета ГКНТ СССР, уже сейчас составляет не менее 100- 150 человек в год. И с каждым годом, несомненно, будет возрастать.

Вполне реально, скажем, вести такую подготовку в московских Физико-техническом институте, Институте стали и сплавов, Институте тонкойхимической технологии, в Куйбышевском политехническом институте. Создание же на базе отделения Института химической физики в Черноголовке межинститутской специализированной кафедры ускорило бы решение этой проблемы.

Открытие явления самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - детище отечественной науки. Метод СВС и его разновидности запатентованы в ведущих капиталистических странах. Известно, что в ряде зарубежных фирм начали проводиться и собственные исследования СВС -процессов. Созданный в нашей стране новый, высокоэффективный способ синтеза высокотвердых и жаростойких материалов, сулит еще немало открытий и практических приложений. Важно, чтобы инициатива в этой новой области науки и техники оставалась и впредь в руках наших, советских ученых.
________________

А. МЕРЖАНОВ, профессор, председатель Научного совета ГКНТ СССР по проблеме "Теория и практика процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза".


Новые статьи на library.by:
ИНТЕРЕСНО ОБО ВСЁМ:
Комментируем публикацию: НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТУЧИТСЯ В ЗАВОДСКИЕ ВОРОТА

© А. МЕРЖАНОВ () Источник: http://library.by

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle
подняться наверх ↑

ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!

подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ?

ИНТЕРЕСНО ОБО ВСЁМ НА LIBRARY.BY

Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.