Великие открытия

Россия внесла значительный вклад в мировую металлургию, предоставив миру не только великолепные сооружения, но и выдающиеся изобретения. В течение последних трех веков российские металлурги стали настоящими пионерами в создании инновационных материалов и технологий. Давайте углубимся в этот мир, начиная с ранних дней железобетона и заканчивая последними научными открытиями.

Январь. 1725 Ребар

В зимний месяц январь, когда строители сталкиваются с особыми вызовами холодного времени года, мы обращаем внимание на ключевой элемент строительной индустрии – арматурный стержень. Этот металлический прут не просто символ прочности и надежности в строительстве, но и неотъемлемая составляющая каждого здания. История использования арматуры уходит корнями в прошлое, в эпоху Невьянской башни, где чугунные стержни стали неотъемлемой частью каркаса, объединяясь с чугунной крышей, украшенной громоотводами.

Февраль. 1841 Булат

Подобно зимним узорам, которые появляются на окнах поздней зимой, мастера используют булат для создания уникальных узоров на ювелирных изделиях. Такие узоры, нередко называемые «дамасскими» или «волнами», придают украшениям из булата несравненную эстетику и художественное великолепие. Каждое украшение становится уникальным произведением искусства, где холодный металл оживает в руках мастера, создавая элегантные и изысканные узоры, вплетенные в металлическое полотно.

Булат был открыт Павлом Петровичем Аносовым. В своем научном труде «О булатах» он подробно описал четыре метода производства этого особого вида стали и разъяснил, как происходит формирование уникальных узоров в процессе ее обработки. Завершая тщательный анализ узоров на поверхности булата при помощи микроскопа, Аносов раскрыл удивительные свойства этого материала, превращающее его не просто в сталь, а в истинное произведение металлургического искусства.

Март. 1868 Основы металлографии

Дмитрий Константинович Чернов – выдающийся пионер металлографии. Благодаря его трудам появились температурные «критические точки», открывшие перед нами двери в удивительные процессы обработки стали.

Подобно таянию льда в мартовском тепле, изменения агрегатного состояния стали открывают новые горизонты в области металлургии и инженерии. Эти точки, словно ключи к вратам замка, стали фундаментом для современной диаграммы состояния системы железо-углерод.

Вообразите, какие трудности преодолевал исследователь, вглядываясь в тайны металлического строения! Теперь, благодаря Дмитрий Константиновичу, у нас есть бесценное знание, открывающее новые перспективы в области металлургии и инженерии. Чернов вписал свое имя в золотые страницы науки, оставив неизгладимый след в истории развития материаловедения.

Апрель. 1869 Периодическая таблица химических элементов

В апреле, когда теплые дни начинают сменять холода, весна полноправно занимает место в круговороте времен года, окончательно проводив зиму. Так и химические элементы одним за одним занимают свое место в таблице Менделеева.

Периодическая таблица химических элементов стала фундаментом для химии, предложив удобный и систематический способ организации химических данных. Элементы в таблице расположены в порядке возрастания их атомных масс, помогая выявлять закономерности в их химических свойствах.

Этот прорыв имел огромное значение для различных областей науки, особенно для металлургии. Менделеевская таблица стала не просто списком химических элементов, но и инструментом для предсказания свойств еще не открытых элементов. Это дало металлургии новый уровень понимания химических процессов, связанных с производством металлов и их соединений, а также оказало влияние на развитие промышленности и научных технологий.

Май. 1888 год дуговая сварка

Май – пора пробуждения и зарождения новой жизни. Как каждый год появляются новые цветы, так и в голове ученых появляются новые идеи и задумки. Это случилось и с русским инженером Николаем Бенардосом в 1888 году. Он внес революционные изменения в область металлургии, представив миру новую технологию – дуговую сварку.

Дуговая сварка позволила создать более прочные и надежные соединения металлических материалов, открыв новые перспективы для множества отраслей промышленности. Эта технология стала ключевым фактором в повышении качества производства, так как обеспечила возможность создания более долговечных и эффективных конструкций.

Одним из значимых достижений дуговой сварки стало также увеличение податливости металлов к формированию. Это означает, что благодаря новой технологии, металлы стали более поддающимися обработке и формированию, что в свою очередь расширило спектр возможных применений металлургических изделий.

Июнь. 1909 год индукционная печь

Как жаркое июньское солнце нагревает землю, так и печь нагревает металлы. В 1909 году была впервые представлена индукционная печь, революционное устройство для нагрева металлов. Такие улучшения сделали производство более стабильным и управляемым, что в следствии повысило качество и конкурентоспособность выпускаемых металлических изделий. Это изобретение имело значительный вклад в улучшение процессов промышленного нагрева и оказало серьезное воздействие на металлургическую отрасль.

Июль. 1911 год гафний

Как редко в июльские дни можно найти прохладную тень, так редко можно найти и гафний. Гафний – редкий металл с целым рядом полезных свойств. В 1911 году российские ученые впервые обнаружили данный металл. Это событие имело значительное влияние на область металлургии, поскольку гафний проявил себя как изумительно полезный элемент, придающий различным сплавам уникальные свойства укрепляя и улучшая их. Основные области применения металлического гафния — производство сплавов для аэрокосмической техники, атомной промышленности, специальной оптики. Разгадывание тайн нового металла предоставило науке возможность создавать материалы нового поколения с улучшенными характеристиками.

Август. 1909 Победит

Когда вспоминаешь, что август – это последний месяц лета, а впереди серая осень и суровая зима, хочется пожелать себе быть более стойким и стрессоустойчивым. Именно такими качествами может похвастаться материал, получивший название «Победит». Этот твердый сплав был разработан советскими учеными и металлургами в 1909 году и впоследствии стал ключевым компонентом в индустрии металлообработки. Победит стал неотъемлемым материалом в производстве инструментов и деталей машин благодаря своей высокой твердости и стойкости.

Изготовление Победита требует тщательного контроля состава и процессов обработки, чтобы обеспечить оптимальные механические характеристики.

Одно из ключевых преимуществ материала – твердость, что делает его идеальным для изготовления режущих инструментов. Кроме того, устойчивость Победита к воздействию агрессивных сред, абразивных материалов и высоких температур расширяет область его применения. Это делает данный сплав незаменимым в условиях, где другие материалы могут не выдерживать экстремальных воздействий.

Сентябрь. 1998 Открытие сверхтяжёлого элемента Флеровия

В сентябре, когда природа готовится к осеннему переходу, вспоминаем открытие сверхтяжелого элемента Флеровия в 1998 году. Подобно тому, как изменение природы – предвестие осени, открытие Флеровия открывает новую эру в химии и физике.

Еще одним значимым научным событием, представляющим собой важный вклад российских ученых в таблицу химических элементов, стало открытие сверхтяжелого элемента Флеровия в 1998 году. Флеровий — искусственный радиоактивный химический элемент IV группы короткой формы (14-й группы длинной формы) периодической системы; относится к трансактиноидам; атомный номер 114.

Впервые изотопы флеровия получены в 1998 г. Юрием Цолаковичем Оганесяном с сотрудниками (ОИЯИ в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией имени Э. Лоуренса) путём бомбардировки плутония 244Pu ускоренными ионами кальция 48Са.

ИЮПАК утвердил открытие элемента в 2011 г. Назван «Флеровий» в честь Лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флёрова ОИЯИ, г. Дубна.

Октябрь. 2021 год прочность металлов.

Октябрь имеет уникальную черту, он ловит последние теплые деньки до прихода зимы. Тем самым объединяя в себе две разные погоды, от чего создается уникальный период, когда не знаешь, когда будет тепло, а когда грянут холода. Сочетание чего-то – это хорошая возможность добиться нового результата. Так, исследования в 2021 году российскими учеными из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в сотрудничестве с французскими коллегами, привели к значительному улучшению характеристик металлов. Этот прогресс был достигнут благодаря успешному объединению двух ранее считавшихся несовместимыми технологий обработки.

В авиа- и автомобилестроении, электротехнике и медицине металлы обрабатываются с помощью холодного газодинамического напыления, что позволяет создавать уникальные изделия с заданной структурой. Для улучшения характеристик материалов применяют метод горячего изостатического прессования. Объединив эти две технологии, учёные добились уменьшения пористости материалов, увеличения прочности, а также возможности создавать из них сложные изделия.

1. Схематичное изображение принципа работы горячего изостатического прессования

2. Схематичное изображение принципа работы холодного газодинамического напыления

1 - подача газа;
2 - дозатор порошка;
3 - нагреватель газа;
4 - блок контрольно-измерительной аппаратуры;
5 - форкамера сопла;
6 - сопло;
7 - защитная камера;
8 - подложка.

Ноябрь. 2020 год Отчистка металлов

Вспоминая ноябрь, первое, что приходит в голову – это куча грязи, которую мы несем с улицы домой. Так, в алюминиевой промышленности есть своя «грязь», которую нужно убирать. В 2020 году исследователи из Института металлургии и материаловедения Российской академии наук (ИМЕТ РАН) представили инновационный метод обработки опасных отходов, образующихся в алюминиевой промышленности, так называемого "красного шлама". При использовании этого метода удалось получить специальный вид чугуна.

Красный шлам — вид высокотоксичных отходов, образующихся при производстве алюминия. В зависимости от состава исходной бокситовой руды и технологии ее переработки при производстве одной тонны глинозема — сырья для производства алюминия — получается до полутора тонн красного шлама.

Накопление и хранение красного шлама представляет собой одну из наиболее важных проблем алюминиевой промышленности. В нем содержатся большие количества оксидов железа (отсюда красный цвет), титана, кремния, невыщелоченного остаточного алюминия, а также редкоземельного металла скандия, что переводит красный шлам из категории отходов в разряд ценного техногенного сырья, которое лежит мертвым грузом в прудах-шламохранилищах. На алюминиевых заводах России уже накоплено около 600 миллионов тонн красного шлама и его количество с каждым днем только увеличивается.

Но главная проблема заключается в той экологической опасности, которая связана с этими запасами. Авария, которая произошла в 2010 году на алюминиевом заводе в городе Айка в Венгрии, показала, насколько велики эти риски. Разрушение плотины, ограждавшей шламохранилище, привело к разливу ядовитых отходов на площади около 40 квадратных километров. Властям пришлось эвакуировать жителей трех населенных пунктов, а в реке, куда попал шлам, погибло все живое, а через несколько дней после катастрофы красный поток достиг Дуная.

Декабрь. Поздравления

Завершая наше путешествие по истории обработки металлов, мы видим, как технологические революции укрепляли свои основы благодаря искусству обращения с металлами. Сегодня, стоя на плечах веков опыта и труда, мы взираем в будущее с надеждой и увлечением. Пусть каждая капля расплавленного металла, каждый литой отлив будут свидетелями нашего наследия, воплощенного в металлических формах!

С таким богатым наследием в руках и с новым годом на горизонте, предлагаем вдохновиться этим путеводным светом прошлого. Пусть новый год для вас станет годом открытий! Пусть ваши исследования будут как ковка, придавать форму вашим идеям и создавать нечто прочное и прекрасное.