#металлы

День металлурга в 2024 году россияне отмечают 21 июля. Ученые Пермского Политеха рассказали, какой металл самый распространенный, какой — не утонет в воде, где можно встретить титан, можно ли потрогать обедненный уран, что опаснее — вдохнуть или проглотить ртуть, есть ли ее безопасный аналог и какой элемент не существует в чистом виде.

В США впервые изучили женские тампоны на предмет содержания в них токсичных металлов, таких как свинец, мышьяк, кадмий и другие. Опасные вещества выявили во всех рассмотренных образцах гигиенической продукции, которой в мире пользуются миллионы женщин.

Лопатка — ключевая деталь современных авиадвигателей. Ее создание требует сложных расчетов при проектировании, высокой точности в производстве, а также дорогостоящего оборудования и редких металлов. При изготовлении лопаток газотурбинных двигателей инженеры сталкиваются с проблемой несоответствия размеров получаемых изделий с заложенными размерами по техническому процессу — толщина превосходит номинальную на 20 процентов. Это влечет за собой использование дополнительных ресурсов: обработка на большинстве машиностроительных предприятий производится вручную, временные затраты значительно увеличиваются, ручной труд не дает стабильных размеров. Ученые ПНИПУ разработали модель для определения причин возникновения отклонений размеров лопатки после штамповки и предложили способ предотвращения этой проблемы. Исследование поможет повысить точность геометрии изделий, уменьшить стоимость производства и затрачиваемые ресурсы.

Водород относится к числу важнейших видов сырья химической и нефтехимической промышленности, а также применяется в металлургии и энергетике. Этот газ — перспективная, безопасная и эффективная альтернатива традиционным видам топлива, из-за чего интерес к нему только растет. Использование водорода в различных процессах и даже его хранение может приводить к опасным последствиям — взрывам и поломкам. Ученые ПНИПУ разработали уникальную установку и методику для исследования взаимодействия водорода и металла. Это поможет в подборе материалов и защитных покрытий для множества применений. Что в свою очередь повысит безопасность и предотвратит катастрофы.

Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с паровой обработкой снижают вязкость тяжелой, а потому трудно добываемой нефти на 58 процентов. Такой подход оказался на 19 процентов эффективнее по сравнению с действием одного лишь пара, который широко применяется при нефтедобыче.

3D-печать активно применяется в космической, автомобильной и авиастроительной отраслях. Технология послойной плазменной наплавки позволяет изготавливать металлические изделия с высокой производительностью и качеством при относительно небольших затратах. Плазменная дуга за счет плавления присадочной проволоки формирует слои металла нужной толщины и формы. Существующие способы такой наплавки имеют свои недостатки, которые приводят к внутренним дефектам изделия. Ученые Пермского Политеха разработали новую технологию плазменного выращивания, которая повышает стабильность работы и качество получаемых заготовок. Эффективность аддитивного формирования ответственных металлических изделий в различных отраслях промышленности выходит на новый уровень.

Исследователи НИТУ МИСИС разработали эффективный метод изготовления быстрорежущей стали, из которой создают износостойкие инструменты для механической обработки металла. Они выдерживают высокую скорость вращения и сохраняют твердость даже при раскаливании до красноты. Предложенная технология позволит значительно сократить производственные циклы и получить более долговечный материал.

Важнейший этап производства деталей — обработка для повышения прочности и устойчивости к коррозии. Одна из часто применяемых технологий — ионное азотирование, когда стальную поверхность насыщают азотом. Такой способ увеличивает эксплуатационный ресурс деталей более чем в два раза. Однако перед началом этого процесса детали должны иметь чистые поверхности, без следов коррозии, мазута, грязи и смазочно-охлаждающих жидкостей. Последние из них повсеместно применяют при механической обработке. В результате детали загрязняются разными примесями, и это приводит к появлению серьезных дефектов при азотировании. Ученые ПНИПУ выяснили и описали влияние смазочно-механических жидкостей на процесс обработки. Результаты исследования помогут доказать важность очистки и избежать негативных последствий после азотирования.

Алмазы известны не только своей привлекательной формой и прозрачностью, но и рядом физико-механических свойств: высокой твердостью, теплопроводностью, большим показателем преломления. Чтобы применять алмазы в оптике, электронике и электрохимии, их подвергают металлизации — наносят на матрицу алмаза тонкий слой переходного металла. Группа ученых из Сколтеха, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и других ведущих научных организаций выяснила, как улучшить адгезию алмаза — то есть связь между алмазом и переходным металлом — с помощью ниобия.

Водород — один из самых распространенных элементов в природе, а свойства его уникальны. Например, в металлургии его применяют для плавления и сваривания тугоплавких металлов. Но с другой стороны, воздействие водорода способно резко уменьшить пластичность и прочность сплава, причем негативный эффект может появиться даже от малого количества. Ученые ПНИПУ исследовали, как водород воздействует на коррозионностойкие сплавы и сплавы цветных металлов. Результаты позволят определить условия преждевременного износа деталей, в том числе во время их обработки. Это повысит надежность оборудования, рассчитанного на огромные нагрузки, например, в машино-, авиа- и ракетостроении.

Исследователи из США обнаружили, что если смешать нужное количество графена с медью, можно снизить потерю электрической проводимости этого материала при повышенных температурах. Американские ученые надеются, что их открытие сделает распределение электроэнергии в домах и на предприятиях более эффективным, а также повысит КПД двигателей для электромобилей и промышленного оборудования.

Слушатели познакомятся с ванадием — редким, опасным, но очень нужным людям металлом.

Исследователи из МФТИ, ЮНЦ РАН и ЮРГПУ (НПИ) имени М. И. Платова нашли 25 обобщенных структур магнитных кристаллов, которым «психотерапия для материалов» — химические или физические воздействия — может помочь победить фрустрацию («неопределенность» свойств из-за конкуренции и сосуществования разных внутренних взаимодействий) и стать материалами с выраженными и полезными характеристиками. Благодаря строгому и обобщенному результату можно будет эффективнее создавать материалы с заданными свойствами для разных приложений: от энергонезависимой и быстрой памяти до магнитной сенсорики.

Развитие собственного производства литий-ионных аккумуляторов — одна из ключевых задач в технологической повестке нашей страны. Несмотря на большие запасы лития, объемов производства литий-ионных аккумуляторов в стране на сегодняшний день недостаточно. Особенно остро стоит вопрос создания аккумуляторов с высокой плотностью энергии для использования в электромобилях. Свой вклад в решение проблемы вносят представители как индустрии, так и науки. В новом исследовании ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Франции, Китая и других стран впервые смогли определить роль кобальта и никеля в электрохимических свойствах катодных материалов, необходимых для производства аккумуляторов.

Материаловеды Томского государственного университета впервые доказали возможность синтеза высокоэнтропийной керамики из системы Hf-Ti-FeV-Cr-N методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Исследователи предполагают, что благодаря высокой температуре плавления элементов такую керамику можно будет использовать для создания жаропрочных элементов в установках нефтедобывающей и аэрокосмической отраслях, газотурбинных установках.

Археометаллурги Тюмени и Миасса апробировали методику сканирующей электронной микроскопии для аналитического исследования металла петровской культуры Южного Зауралья.

Хотя об опасности свинца известно давно, его влияние остается проблемой для стран как с высоким, так и с низким или средним уровнем дохода.

Коррозия металлов – одна из серьезнейших проблем промышленности всего мира. По оценкам специалистов, на сегодняшний день в глобальном выражении она нанесла ущерб в размере 2,5 триллионов долларов, что составляет около 3,5 процентов мирового ВВП. Сейчас многие предприятия стремятся сократить подобные издержки за счет мер по предотвращению разрушения металлоконструкций. Основной из них является нанесение на поверхность металла защитного органического полимерного покрытия. Однако действующие вещества недостаточно эффективны и подвержены деструкции из-за воздействия окружающей среды (света и кислорода), из-за чего покрытие снова приходиться восстанавливать. Подобный ремонт, удаление дефектного слоя и нанесения нового, считается дорогостоящим и трудоемким процессом, поэтому ведется поиск новых материалов, которые смогут эффективно защищать металл от коррозии. Ученые Пермского Политеха синтезировали новый полимер с эффектом памяти, который сможет самовосстанавливаться после деформаций.

Ученые из МФТИ и СПбГУ с европейскими коллегами научились определять направление магнитного момента атомов лантаноидов в приповерхностных индивидуальных слоях кристаллов по спектру фотоэмиссии. С помощью разработанного метода ученые смогут надежно осуществлять контроль за направлением магнитного момента в тонкопленочных монокристаллических соединениях лантаноидов в зависимости от температуры и структуры соединений. Предложенный подход будет полезен при разработке широко круга технологически значимых гетероструктур и слоистых нанообъектов, мономолекулярных магнитов, а также магнитно активных супрамолекулярных соединений, содержащих лантаноиды.

Химики доказали, что, вопреки распространенному мнению, замена дорогостоящих благородных металлов, используемых для ускорения химических реакций, на дешевые аналоги может увеличить, а не уменьшить стоимость конечного продукта. Это заключение позволит избежать безосновательного отказа от эффективных платиновых катализаторов, с помощью которых синтезируют большинство лекарств и многие полимеры.