Титана температура горения: Apache Tomcat/7.0.14 — Error report

Крылатый металл титан

Крылатый металл титан


Крылатый металл титан

   В шестидесятые годы в производстве авиационных двигателей стал применяться титан. Этот металл по удельному весу, механическим качествам и термопрочности имел преимущества по сравнению со сталью. Применение его в двигателях позволяло снизить их удельный вес. Но применение его требовало некоторых технологических и конструкторских новаций: помимо качеств полезных он обладал низкой температурой возгорания; возгоравшись, превращался в страшную разрушительную силу.

Если на самолете возникал пожар топлива, то температура горения достигала немногим более 1000 . Такой пожар давал экипажу
время для его обнаружения, и применения мер тушения или покидания самолета. При горении титана температура достигает 3000 . Пламя такого пожара режет конструкцию, как нагретый нож сливочное масло. Разрушение идет столь стремительно, что экипаж оказывается в крайне трудном положении.

В обычных условиях титан возгореться не может, даже достиг­нув температуры возгорания, для его горения требуется слишком много кислорода. Но в реактивном двигателе, в котором компрессор сделан из титана, температура достаточно высокая, а кислорода хоть отбавляй: через компрессор проходят сотни кубометров воздуха в секунду.

Если из-за уменьшения зазора между лопатками компрессора и корпусом возникнет хотя бы легкое касание, совсем незначительное чирканье, то уж лучше и не говорить!

Горящий титан — это вулкан внутри реактивного двигателя. Вот как это бывало на практике.

На сибирский завод направлена аварийная комиссия. В программе сдаточных испытаний Су-24 предусмотрен «обжим» по скорости. Это значит, на высоте 1000 метров нужно получить скорость 1400 километров в час. Для этого отведена специальная трасса, чтобы сверхзвуковые удары не беспокоили жителей близлежащих деревень.

Во время этого режима экипаж катапультировался. Летчик приземлился нормально. Штурману по самое бедро оторвало ногу, и он погиб от шока и потери крови.

Как и что произошло, летчик понять и рассказать не мог. Жители деревни, находящейся недалеко от трассы, часто видевшие пролет по ней самолетов, в этот раз даже не опознали самолет. Они говорили, что по небу катилась какая-то огненная бочка. В процессе расследования делается «выкладка» деталей, привезенных с места падения. На бетонном полу ангара рисуется контур самолета, и на него кладут обломки в соответствии с их положением на самолете. Члены комиссии с удивлением и недоумением рассматривают детали.

Массивный лонжерон с одного конца — вполне нормального вида, а с другого имел вид мочалки. Вот что может сделать с металлом титановое пламя. Была найдена консоль крыла со следами крови и человеческой плоти. Это она оторвала ногу штурману. Но она находилась позади траектории катапультного кресла. Как такое могло произойти, никто понять не мог.

Еще во время Хрущева боевые самолеты резали электросваркой. Красивые новые машины, лишаясь связи и опоры между своими частями, превращались в груды металлолома.

А если это происходит в воздухе на скорости 1400 километров в час? Никакие ЭВМ, никакое моделирование не способны прогнозировать или объяснить в таком случае движение частей самолета. Вот что такое титановый пожар в полете. В этом случае он был зафиксирован совершенно достоверно.

К сожалению, описанный случай был не единственным.

В ЛИИ летчик Александр Андреевич Муравьев на самолете с тем же двигателем, что и у Су-24, выполнял скоростную площадку. И вдруг!.. Совершенно немыслимое движение самолета.

Муравьев хорошо знал все мыслимые виды движения, до штопора включительно. Но тут было нечто невероятное: самолет как бы кувыркался через голову. Александр успел благополучно катапультироваться. Титановый пожар был также установлен.

Еще титановый пожар был причиной аварии опытного МиГ-29. К счастью, Валерий Меницкий также смог катапультироваться.

В дальнейшем конструкторы двигателей нашли безопасные способы, как использовать титан, и сейчас он ведет себя в авиадвигателях вполне лояльно.

Пожар класса «D» — горение металлов

  • Специальный огнетушитель порошковый предназначен для тушения горения металлов и металлосодержащих веществ, разделяется на подклассы пожара:
  • Огнетушители специального назначения на российском рынке оснащены баллонами и стволами-успокоителями.
  • Огнестушащее вещество (ОТВ) — специальные порошки, предназначенные для тушения подклассов пожара Д1, Д2 и ДЗ, сертифицированные для этих целей на территории Российской Федерации.


Пожары класса D

  • Принято считать, что металлы не воспламеняются.
  • Но в ряде случаев они могут способствовать усилению пожара и пожарной опасности.
  • Искры от чугуна и стали могут воспламенить находящиеся вблизи горючие материалы.
  • Размельченные металлы могут легко воспламениться при высоких температурах.
  • Некоторые металлы, особенно в размельченном виде, при определенных условиях склонны к самовоспламенению.
  • Щелочные металлы, такие как натрий, калий и литий, бурно реагируют с водой, выделяя водород; при этом образуется теплота, достаточная для воспламенения водорода.
  • Большинство металлов в форме порошка могут воспламениться подобно облаку пыли, при этом возможен сильный взрыв.
  • Кроме того, металлы могут стать причиной травм людей, ведущих борьбу с пожаром, в виде ожогов, увечий и отравлений токсичными парами.
  • Многие металлы, например кадмий, под воздействием высокой температуры, возникающей во время пожара, выделяют ядовитые пары.
  • Несмотря на то, что токсичность металлов различная, при тушении любых пожаров, связанных с горением металлов, всегда следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Характеристики некоторых, металлов

Алюминий.Алюминий — легкий металл, хорошо проводящий электричество. В обычной форме он не представляет никакой опасности в случае возникновения пожара. Его температура плавления достаточно низкая (660 °С), так что при пожаре может произойти разрушение незащищенных элементов конструкций, изготовленных из алюминия. Алюминиевые стружки и опилки горят, а с алюминиевым порошком связана опасность сильного взрыва. Алюминий не может самовоспламеняться и считается нетоксичным.

Чугун и сталь. Эти металлы не считаются горючими. В составе крупных изделий они не горят, но стальная «шерсть» или порошок могут воспламениться, а порошкообразный чугун под воздействием высокой температуры или пламени может взорваться. Чугун плавится при температуре 1535 °С, а обычная конструкционная сталь — при температуре 1430 °С.

Магний. Магний — блестящий белый металл, мягкий, тягучий, способный деформироваться в холодном состоянии. Он используется как основа в легких сплавах для придания им прочности и пластичности. Температура плавления магния 650 °С. Порошок и хлопья магния легко воспламеняются, но в твердом состоянии магний надо нагреть до температуры, превышающей его температуру плавления, прежде чем он воспламенится. Затем он горит очень сильно сверкающим белым пламенем. При нагревании магний бурно реагирует с водой и всеми видами влаги.

Титан. Титан — прочный белый металл, легче стали. Температура плавления титана 2000 °С. Он входит в состав стальных сплавов, обеспечивая возможность применения их при высоких рабочих температурах. В небольших изделиях легко воспламеняется, а его порошок является сильным взрывчатым веществом. Однако большие куски представляют малую пожарную опасность. Титан не считается токсичным.

Обычное местонахождение на судне

Основным материалом, из которого изготовлен корпус судна, является сталь. Для надстроек некоторых судов используется алюминий, а также его сплавы и другие более легкие металлы. Преимущество алюминия заключается в том, что он позволяет уменьшить вес конструкций, а недостатком с точки зрения борьбы с пожаром является сравнительно низкая температура плавления по сравнению со сталью.

Кроме материалов, используемых при постройке самого судна, металлы в различных формах перевозятся на судне в качестве груза. Обычно в отношении размещения металлов в твердой форме никаких ограничений не существует. Что касается порошков металлов, таких как титан, алюминий и магний, то их следует размещать в сухих изолированных районах. То же относится и к таким металлам, как калий и натрий.

Необходимо отметить, что крупногабаритные контейнеры, ис­пользуемые для перевозки грузов, обычно изготавливаются из алюминия. Стенки этих контейнеров плавятся и трескаются в условиях пожара.

Тушение пожаров класса D

Тушение пожаров, связанных с горением большинства металлов, представляет значительные труд­ности. Часто эти металлы бурно реагируют с водой, что приводит к распространению пожара и даже взрыву. Если горит небольшое количество металла в ограниченном пространстве, рекомендуется дать возможность ему выгореть до конца. Окружающие поверхности следует защитить, используя воду или другое подходящее огнетушащее вещество.

Для тушения пожаров металлов используют некоторые синтетические жидкости, которых на судне, как правило, не имеется. Определенного успеха при борьбе с такими пожарами позволяет добиться применение имеющихся на судах огнетушителей с универсальным огнетушащим порошком.

С разным успехом для тушения пожаров металлов употребляют песок, графит, различные порошки и соли. Но ни один из способов тушения нельзя считать эффективным для пожаров, связанных с горением любого металла.

Вода и огнетушащие вещества на водяной основе, такие как пена, не должны применяться для тушения пожаров горючих металлов. Вода может вызывать химическую реакцию, сопровождающую-ся взрывом. Даже если химической реакции не происходит, капли воды, попадающие на поверхность расплавленного металла, будут расши­ряться и разбрызгивать расплавленный металл. Но в некоторых случаях необходимо с осторожностью применять воду: например, при горении больших кусков магния можно подавать воду только на те участки, которые еще не охвачены огнем, для их охлаждения и предупреждения распространения пожара. Воду никогда не следует подавать на сами расплавленные металлы, ее нужно направлять на районы, находящиеся под угрозой распространения пожара. В ряде стран издаются перечни, содержащие технические характеристики горючих металлов, в которых указываются способы тушения пожаров и необходимые огнетушащие вещества. Владельцам, суда которых могут быть использованы для перевозки горючих металлов, рекомендуется иметь такие перечни с указанием физико-химических характеристик этих металлов.

Цирконий сгорания температура — Справочник химика 21





Максимальные значения температур продуктов сгорания металлов по данным ряда авторов сведены в табл. 1.7. На основании этих данных можно считать, что измеренная температура кислородных пламен магния достигает 2800 °С, кислородных пламен алюминия —3000—3500 °С. Температура горения титана в кислороде лежит около 3000 °С, циркония — >3000 °С. [c.44]

    При введении водорода в систему окислы А1, Ве и 2г лишь частично превращаются в гидроокиси. Последние образуются в конденсированной фазе при обоих давлениях. Окись бериллия разлагается при температуре выше 4000 К (Р = 6,8 МПа) и выше 3400 К (Я=0,1 МПа). Окись алюминия довольно стабильна при обоих давлениях до температуры 4000 К. Двуокись циркония стабильна до 4500 К при 0,1 МПа и до температуры выше 5000 К в условиях камеры сгорания (Р=6,8 МПа). [c.231]








Очень высокая температура кипения циркония (3850 К) приводит к тому, что он практически всегда горит на поверхности металла, хотя при высоких концентрациях кислорода и малых размерах частиц возможно горение циркония и в паровой фазе [14, 18, 70]. Доказательством горения циркония на поверхности частиц являются отсутствие окисного дыма и образование, всей массы продуктов сгорания в виде плотных сфер, примерно такого же размера, как и начальные металлические частицы отсутствие вспышек узкий густой ровный трек [70]. Аналогично горению циркония протекает горение титана. [c. 250]

    При осуществлении такого высокотемпературного процесса, в камере сгорания которого температура достигает 2000° С, основной проблемой является подбор особо жаростойкого материала, необходимого для сооружения реактора, выдерживающего воздействие высоких температур в течение продолжительного времени. С этой целью был применен огнеупор на основе окиси циркония. По утверждению авторов, печь, сделанная из такого [c.49]

    Порошкообразный металлический цирконий входит в состав пиротехнических осветительных смесей, а также в состав патронных запалов [553] благодаря тому, что теплота сгорания его достигает 2000 кал/г. Обладая очень высокой температурой плавления, окись циркония является высокоогнеупорным материалом, применяющимся, в частности, для металлургических печей, срок службы которых в этом случае удлиняется на 25%. Обычно футеровка печей делается не из чистой окиси циркония, а из. смеси ее с глиной или магнезитом. Окись циркония обладает малым термическим коэффициентом расширения изделия из нее отличаются высокой механической прочностью. Она является прекрасным материалом для изоляторов линии высоких напряжений, для эмали, специального стекла и т.д. [c.204]

    Благодаря низкой температуре воспламенения и высокой скорости сгорания цирконий используют в пиротехнике, а также для фотовспышек. [c.259]

    При армировании металлическим волокном керамики получают так называемые керметы. При этом повышается стойкость керамических материалов к тепловому удару, что очень важно для сверхзвуковой авиации и ракетостроения. Керметы используют для изготовления ракетных сопел, неохлаждаемых камер сгорания, а также различных деталей, работающих при температурах выше 1 600°С. Помимо жаропрочности, керметы обла дают высокой устойчивостью к окислению. Композиция окись алюминия — молибденовое волокно отличается жаропрочностью, окись циркония — молибденовое волокно выдерживает температуру до [c.395]

    Титан и цирконий имеют большое значение для металлургии. Главные свойства титана и его сплавов, способствующие все более широкому их применению, — высокая жаростойкость и жаропрочность (способность сохранять механические свойства при повышенных температурах). Благодаря этому Т1 и его сплавы используются в самолето- и ракетостроении. Титан почти вдвое тяжелее алюминия, но зато в три раза прочнее его. Это позволяет применять титан в машиностроении. Детали из титана и его сплавов в двигателях внутреннего сгорания снижают массу этих двигателей примерно на 30%. Присадка титана придает стали [c.317]

    Титан и цирконий имеют большое значение для металлургии. Главные свойства титана и его сплавов, способствующие все более широкому их применению, — высокая жаростойкость и жаропрочность (способность сохранять механические свойства при повышенных температурах). Благодаря этому Т1 и его сплавы используются в самолета-и ракетостроении. Титан лишь немного тяжелее алюминия, но в три раза прочнее его. Это позволяет применять титан в машиностроении. Детали из титана и его сплавов в двигателях внутреннего сгорания снижают массу этих двигателей примерно на 30%. Присадка титана придает стали твердость и пластичность, а присадка циркония — твердость и вязкость. К важнейшим сплавам циркония относятся циркаллоны — сплавы на основе 2г,содержащие небольшие количества Зп, Ре, Сг и N1. Цирконий добавляют к меди, что значительно повышает ее прочность, не снижая электрической проводимости. Качество алюминиевых сплавов также значительно повышается при добавлении к ним циркония. [c.285]

    Процесс, основанный на принципе смешения высоконагре-того теплоносителя с пиролизуемым сырьем разрабатывается в течение ряда лет на пилотной установке производительностью до 200 кг/ч по сырью ПО Салаватнефтеоргсинтез и ВНИИОС ом. Процесс ориентирован на пиролиз тяжелых нефтяных фракций — вакуумного газойля и мазута. Теплоносителем служит смесь водяного пара и водорода с температурой до 1600—1900 С, получаемая смешением предварительно подогретого водяного пара с продуктами сгорания водорода в кислороде. Реактор (рис. 75) имеет камеры горения и пироли—за. Камера горения цилиндрической формы футерована изнутри специальными керамическими материалами (набивные массы из корунда и диоксида циркония) и охлаждается водой для защиты стенок аппарата, выполненных из стали 12Х18Н10Т.  [c.199]

    Интересно отметить, что камера сгорания выполнена с двухоболочечной рубашкой охлаждения, как и ЖРД первой немецкой ракеты Фау-2 , хотя затем в течение длительного периода преимущество отдавалось трубчатым конструкциям. Возврат к двухоболочечной конструкции при высоком давлении стал возможным благодаря использованию новых материалов и технологических процессов. Огневая стенка, которая должна выдерживать давление 20 МПа и температуру 3300 К, выполнена из специального теплопроводного сплава нарлой 2, состоящего в основном из меди с добавками серебра и циркония. Литая тонкостенная заготовка сначала формуется на оправке (рис. 162), а затем проводится механическая обработка внутреннего и наружного контуров по шаблонам на станках с ЧПУ. Пo v e этого на наружной поверхности оболочки [c.253]

    Из табл. 1 видно также, что фтор является превосходным окислителем для водорода и может давать чрезвычайно горячее пламя очень высокие температуры достигаются и при сгорании в кислороде порошкообразных металлов, например алюминия и циркония. Если при сгорании углерода в воздухе температура пламени выше в присутствии количества кислорода, достаточного для образования двуокиси углерода, то в чистом кислороде более горячее пламя получается при половинном его количестве, стехиометрически соответствующем сгоранию только до окиси углерода. Вследствие более высокой температуры кислородного пламени диссоциация двуокиси углерода оказывается настолько значительной, что дополнительное количество кислорода, необходимое для сгорания окиси [c.297]

    Цирконий — дорогой и дефицитный материал [12, 91], содержание его в земной коре невелико (0,02%) составы с цирконием имеют высокую температуру горения и большую скорость горения. Используют цирконий главным образом в безгазовых и воспламенительных составах (В -малогабаритных изделиях. К достоинствам циркония сл-едует отнести мало-е количество расходуемого на его сгорание кислорода и -большую стойкость к коррозии. Тонкоизмельченный цирконий имеет черный цвет и по виду похож на уголь, он горит на воздухе, а также в атмосфере N2 или СО2. Взвесь порошка 2г в воздухе, содержащая 45— 300 мг/л, легко взрывается [12, 61]. Порошок циркония почти всегда содержит значительное количество гидрата 2гНг. О горении циркония см. работу [25]. [c.35]

    Получение и использование. Цирконий широко распространен в земной оре, о концентрированные руды его сравнительно редки. Гафний обнаруживается во всех циркониевых минералах, где его содержание не превышает -нескольких процентов от содержания циркония. Разделить эти элементы труднее, чем лантаноиды. Это удается лишь при помощи ионного обмена и экстракции. Чаще всего -их используют в металлургии и строительстве атомных реакторов цирконий — материал для конструкции ядерных реакторов, а гафний— основа регулирующих стержней. Высокая коррозионная стойкость циркония позволяет применять его в нейрохирургии. Из сплавов этого металла делают кровеостанавливающие зажимы, хирургический инструмент и иногда даже нити для наложения швов при операциях мозга. Здесь он соперничает с металлами V группы— иобием и танталом. Сплав тантала с 8% вольфрама и 2% гафния сохраняет высокую прочность и при температурах, близких к абсолютному нулю, и при 2000° С. Поэтому он является перспективным материалом для изготовления камер сгорания ракетных двигателей, каркаса и обшивки ракет. [c.335]

    В настоящее время к металлическому гафнию и его соединениям предъявляются повышенные требования в отношении их чистоты, что в свою очередь вызывает необходимость разработки методов определения в них значительного числа других элементов. Определение последних затруднено в связи с многолинейностью спектра гафния и интенсивным молекулярным излучением, приводящим к образованию значительного фона. Для повышения чувствительности рекомендуется использовать термохимические реакции между твердыми веществами, происходящие непосредственно в процессе сгорания пробы, с 1 елью отгонки примесей от основы [64—66). В качестве химических реагентов изучали легкоотдающие галогены, кипящие при высоких температурах галогениды серебра и некоторых других тяжелых металлов. Наиболее пригодным реактивом для отгонки примесей в виде хлоридов из двуокисей циркония и гафния оказалось хлористое серебро, при применении которого хорошо хлорируются и отгоняются в виде летучих хлоридов такие металлы, как Ре, Mg, А1, Мп, Т1, N1, Си, Сг, Са. [c.428]

    В опыте с брикетами на токопроводящей графитовой основе при отсутствии в газовой среде кислорода продолжительное обыскрива-ние ведет к снижению аналитического сигнала. Это обстоятельство объясняется неблагоприятными условиями для сгорания графита как основы и затруднением выхода частиц в облако разряда. Другим фактором, объясняющим это снижение, являются процессы кар-бидообразования, поскольку наиболее ярко оно проявляется для РЗЭ и других элементов, склонных к карбидообразованию,— циркония, титана. Термодинамические исследования [8] возможных химических реакций для РЗЭ при температурах процессов выше 2000°С подтверждают высказанную точку зрения. [c.39]

    Зависимость прозрачности пленок от их состава прдтверждается химическим анализом препаратов гидроокисей циркония, гафния и тория, полученных гидролизом растворов соответствующих соединений с последующей термообработкой в условиях, аналогичных получению пленок. Химический анализ показывает, что основная потеря в весе продуктов разложения исходных пленкообразующих веществ происходит при 200—400° С. Это объясняется удалением растворителя, кристаллизационной и гидратной воды, летучих продуктов гидролиза и сгоранием органических остатков. После прокаливания при температуре выше 400° С вес сухого остатка (окисла) мало изменяется, постепенно приближаясь к постоянным значениям. Анализ показывает, что разложение НЮСЬ [c.107]

    Важнейшей частью установки является реакционная печь, которая должна выдерживать температуры порядка 500°С. Внутренняя футеровка камеры сгорания, смесительной 11 реакционной зон выполнена из огнеупорного материала иа основе окиси циркония, а внешняя футерог.ка —и i шамога. Ко- [c.38]

    В термохимической лаборатории МГУ для определения АЯопр неорганических соединений применялись исключительно калориметрические методики определение теплот сгорания веществ в калориметрических бомбах в атмосфере кислорода теплот реакций веществ в бомбах с азотом и хлором, теплот реакции в водных растворах и т. д. Эти методики были в ряде случаев значительно усовершенствованы. Например, реакции бора с кислородом, хлором и азотом проводились в находящихся в бомбе микропечах при температурах от 500 до 1300° С. Строгий учет теплоты, вводимой при нагреве печи, позволял довольно точно измерять теплоту реакции даже в тех случаях, когда она составляла всего несколько процентов от суммарного количества теплоты. Путем прямого измерения АЯ реакции бора с азотом была определена энтальпия образования нитрида бора [93]. Термохимическое исследование реакций хлорирования дало возможность определить энтальпии образования треххлористого бора, декаборана, диборида тантала и хлоридов циркония, тантала и гафния [94, 96]. [c.322]

    Ход определения -. К сернокислому раствору сульфата циркония, объем которого зависит от содержания циркония (например, 25 мл при содержании 0,5 мг и 200 мл при содержании 0,1 г циркония), прибавляют 1 —2 капли перекиси водорода. В присутствии титана вводят избыточное количество чистой перекиси водорода, сохраняя ее в растворе до окончания процесса осаждения. Установив концентрацию серной кислоты в растворе несколько выше 10% по объему, прибавляют свежеприготовленный 10%-ный раствор (Nh5)aHP04 в 10—100-кратном количестве по отношению к необходимому по соотношению Zr 2Р, причем больший избыток осадителя требуется при содержании малых количеств циркония. Доводят концентрацию серной кислоты в растворе до 10% по объему и затем нагревают при 40—50 . Если по истечении двух часов выделяется значительный осадок фосфата циркония, вводят мацерированную бумагу, дают отстояться и фильтруют. Если же осадок невелик, оставляют на ночь при комнатной температуре, а при содержании очень малых количеств циркония стакан покрывают часовым стеклом и оставляют стоять на 2—3 дня. В том случае, когда осадок необходимо исследовать, фильтруют через бумажный фильтр, в противном случае для фильтрования можно пользоваться тиглем Гуча, обработанным до взвешивания так же, как в процессе анализа. Осадок промывают холодным 5%-ным раствором нитрата аммония до удаления избытка фосфата. Для промывания небольших осадков требуется примерно 300 жл раствора нитрата аммония. Точно установить необходимое количество промывной жидкости невозможно, так как промывные воды никогда не бывают свободными от фосфора вследствие гидролитического разложения осадка. Чтобы избежать растрескивания осадка во время прокаливания, влажный фильтр с осадком сушат в тигле, осторожно нагревают до обугливания бумаги и затем, прикрыв почти все отверстие тигля крышкой, очень осторожно прокаливают до сгорания угля. Под конец прокаливают на паяльной горелке. Прокаленный остаток взвешивают в виде ZrPjOy. [c.586]

    Большой интерес представляет применение триметоксибороксола для тушения горяш,пх металлов, таких, как натрий, литий, калий, магний, цирконий и титан. Прп сгорании этих металлов развиваются очень высокие температуры, и возникший иои ар трудно погасить обычными средствами. Употреоленпе воды. [c.23]


Металлические нанопорошки

КОМПАНИЯ «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» (ТОМСК, РФ) ИЗГОТАВЛИВАЕТ НАНОПОРОШКИ ОКСИДА МЕДИ И ЦИНКА С АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ

Пандемия коронавируса COVID-19 показала, что существует неотложная потребность в эффективных мерах по предотвращению распространения вирусных инфекций различных нозологий. Последние случаи вспышек вируса атипичной пневмонии, птичьего гриппа, гриппа h2N1, и наконец, коронавируса COVID-19 показали, что высокоэффективные бытовые технические средства, позволяющие прервать пути  распространения инфекций, отсутствуют. На данный момент известно, что есть два главных пути передачи вирусов. Во-первых, это воздушно-капельный механизм передачи инфекции, во-вторых, это контакт человека с зараженными поверхностями.
В настоящее время для прерывания путей передачи вирусов в быту в качестве индивидуальных защитных средств используются маски, защищающие органы дыхания, перчатки и различные антисептики, которыми обрабатываются руки и окружающие предметы и поверхности.
Защитные маски позволяют уменьшить распространение респираторных вирусов, особенно при использовании в замкнутом пространстве или при тесном контакте с человеком с симптомами заражения [1, 2]. Однако сами маски также могут быть источником инфекции [3]. Маска примерно через два часа становится влажной и уже в ней начинают размножаться микроорганизмы. По мнению ВОЗ, маски не гарантируют защиты от COVID-19. Установлено, что эффективность хирургических масок даже самого высокого класса защиты FFP3 недостаточна (гриппом заражается не менее 23 % медицинских сестер, носивших хирургические маски класса FFP3).
Вирус COVID-19 передается не только воздушно-капельным, но и контактным путем, и может сохраняться на поверхностях до 72 часов. Поэтому другой стороной вышеуказанной проблемы является передача вирусов, в т.ч. COVID-19, в лечебных учреждениях через медицинскую одежду, постельное белье, корпуса медицинского оборудования и др.
Одним из путей решений вышеуказанных проблем является придание натуральным и искусственным, в т.ч. медицинским, материалам и поверхностям антисептических свойств, например, с помощью биоцидных наночастиц. Волокна, импрегнированные биоактивными наночастицами, проявляют биоцидные свойства – антибактериальные, противогрибковые, противовирусные [4]. В большинстве современных исследований в области применения наночастиц для уничтожения патогеннов, основное внимание уделяется однокомпонентным наноматериалам (например, наночастицам оксида меди CuO, оксида цинка ZnO, серебра Ag). До недавнего времени серебро оставалось наиболее популярным материалом, который предлагался как эффективное антимикробное средство. Однако последние исследования показывают, что серебро при применении в действующих концентрациях оказывает цитотоксический эффект на клетки организма человека [5]. Кроме того серебро имеет высокую стоимость, что приведет к заметному увеличению цены конечной продукции. Поэтому сейчас основное внимание уделяется применению в качестве бактерицидных и противовирусных материалов наночастицам CuO и ZnO, которые практически малотоксичны для человека.
Например, импрегнация биоактивных наночастиц оксида меди в фильтрующий материал позволяет придать одноразовым респираторным маскам мощные биоцидные свойства без изменения их барьерных свойств [6]. При контакте с вирусом ионы меди вызывают массовое повреждение компонентов клеточной стенки, вирусных генов и ключевых белков [7].
Таким образом, с использованием нанопорошков оксидов меди и цинка, возможно разработать ряд продуктов, позволяющих прервать пути передачи вирусов в быту и в медицинских учреждениях – лицевых масок, одежды медицинского персонала, перчаток, больничных простыней, корпусов медицинского оборудования, контейнеры для хранения продуктов, клавиатуру компьютеров, корпуса мобильных телефонов и др.

Компания «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» может изготовить нанопорошки оксидов меди и цинка для разработки новых антимикробных материалов.

1.  Jefferson T, Foxlee R, Del Mar C, Dooley L, Ferroni E, et al. (2008) Physicalinterventions to interrupt or reduce the spread of respiratory viruses: systematicreview. BMJ 336: 77–80.
2. Jefferson T, Foxlee R, Del Mar C, Dooley L, Ferroni E, et al. (2007) Interventions for the interruption or reduction of the spread of respiratoryviruses. Cochrane Database Syst Rev 6207.
3. Zhiqing L. et al. Surgical masks as source of bacterial contamination during operative procedures //Journal of orthopaedic translation.2018; 14: 57-62.
4. Borkow, G. and Gabbay, J. (2004). Putting Copper into Action:Copper-impregnated Products with Potent Biocidal Activities, FASEB Jounal,18(14): 1728–1730.
5. Akter M. et al. A systematic review on silver nanoparticles-induced cytotoxicity: Physicochemical properties and perspectives //Journal of advanced research. – 2018. – Т. 9. – С. 1-16.
6. Gadi Borkow et al. A Novel Anti-Influenza Copper Oxide Containing Respiratory Face Mask // PLoS ONE, June 2010, Volume 5, Issue 6.
7. Borkow & Gabbay (2005) Copper as a biocidal tool. Current Medicinal Chemistry12:2163-75

ООО «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Адрес: 634055, Российская Федерация, Томск, проспект Академический, 8/8
Телефон/Факс: +7 (3822) 28-68-72 , 8-961-888-16-24
http://www.nanosized-powders.com

Страница 3

Выпуск 17/2012

РАЗДЕЛ 7. ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

УДК 536.62.2+539.1.074
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭТАЛОННОГО ИСТОЧНИКА γ-ИЗЛУЧЕНИЯ / А. В. Грунин, Е. Н. Донской, А. Н. Залялов, Г. А. Иванов, К. Н. Ковшов, С. А. Лазарев, О. Н. Петрушин, М. Д. Тарасов

На эталонном источнике экспозиционных доз γ-излучения 60Co проведено сравнение поглощенных доз в калориметре с расчетами методом Монте-Карло. Продемонстрировано, что если начальный спектр
γ-излучения известен с высокой точностью, то по надежной математической модели взаимодействия частиц и γ-квантов с веществом можно рассчитать поглощенную дозу в детекторе и экспозиционную дозу в воздухе с погрешностью в несколько процентов. Это позволяет разработать экспериментально-расчетный метод передачи размеров единиц экспозиционной дозы и ее мощности от статического эталона к рабочим детекторам, работающим в условиях мощного импульсного облучения.

УДК 533.9
РЕГИСТРАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОНОВ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ / А. В. Бессараб, А. А. Горбунов, Д. И. Марцовенко, В. А. Стародубцев, Р. Р. Сунгатуллин

Описана конструкция малогабаритных спектрометров электронов лазерной плазмы с энергиями в диапазоне 1–1000 кэВ. Приведена методика калибровки спектрометров. Представлены результаты измерений с их помощью спектра электронов в лазерном эксперименте.

УДК 533.6.078
ОПТОГЕТЕРОДИННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ НЕСКОЛЬКИХ БЫСТРО ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ / В. К. Баранов, А. Г. Голубинский, Д. А. Ириничев, С. Н. Степушкин, В. Ю. Хатункин

Экспериментально на примере пневматически ускоренной пули показана возможность применения оптогетеродинного метода для синхронного измерения во времени скорости нескольких быстро движущихся объектов. Стенд измерений включал в себя: пневматический пистолет, стреляющий сферическими пулями по различным мишеням; оптоволоконный лазер с длиной волны зондирующего излучения 1550 нм; коллиматор, формирующий каустику зондирующего луча; фотодиод и осциллограф, регистрирующие отраженные от исследуемых объектов излучения. Экспериментально исследованы: разгон пули в стволе пистолета; полет пули в воздухе и торможение в процессе удара о различные преграды; движение преград после удара пули. Максимальное значение скорости пули достигало 100 м/с. Относительная ошибка измерений скорости представленным в работе методом оценивается ~1 %.

УДК 539.1.07
ДЕТЕКТОРЫ СППД29 ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСОВ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С СУБНАНОСЕКУНДНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ / С. Л. Эльяш, А. В. Родигин, Т. В. Лойко, А. И. Поляков1, С. В. Капитанов1
1ВНИИавтоматики, г. Москва

Приведены характеристики и технология изготовления полупроводниковых детекторов из прессованного теллурида кадмия. Чувствительность детекторов ~(1–5)?10–19 А·см2·с/квант. Проведена калибровка детекторов СППД29к и СППД29-02 с помощью РИ субнаносекундной длительности ускорителя СПИН-2. Измеренные длительности импульсов составили τ0,5 = 0,29 нс и τ0,5 = 0,47 нс соответственно. Зарегистрирована форма импульса РИ ускорителя АРСА.

РАЗДЕЛ 8. ГИДРОДИНАМИКА И РЕОЛОГИЯ

УДК 539.171.4
К ОБОСНОВАНИЮ ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ / Р. И. Илькаев, В. Т. Пунин, А. Я. Учаев, Н. И. Сельченкова, Л. А. Платонова, Е. В. Кошелева, Е. А. Веселова, Л. В. Жабыка

Предложена иерархическая модель разрушения, которая устанавливает временную зависимость критического давления, приводящего к разрушению, что позволяет выразить в математической форме ряд кинетических процессов, определяющих процесс динамического разрушения металлов в диапазоне долговечности t ~ 10–6–10–10 с. Получены соотношения для плотности центров разрушения и скорости центрообразования, определяющие временную границу сохранения функциональных свойств металлов в экстремальных условиях.

УДК 534.222.2
ПЕРСПЕКТИВНОЕ ВВ ДЛЯ СВАРКИ ВЗРЫВОМ ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФОЛЬГ / Л. А. Андреевских, О. Б. Дреннов, А. Л. Михайлов, Н. Н. Титова

Представлены экспериментальные исследования по созданию новых смесевых взрывчатых веществ на основе мощного вторичного взрывчатого вещества (гексоген, ТЭН) и инертного «разбавителя» – бикарбоната натрия, имеющего большую газовую фазу при термическом разложении. Измерены скорость детонации взрывчатого вещества при средней насыпной плотности ~1 г/см3 и критическая толщина детонирующего слоя. Разработаны составы, которые имеют стабильную скорость детонации ~2 км/с при толщине слоя ~2 мм.

УДК 778.3+534.222.2
РЕГИСТРАЦИЯ ВЫБРОСА ЧАСТИЦ СО СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ УДАРНО-НАГРУЖЕННЫХ ОБРАЗЦОВ ТЕНЕВЫМ СПОСОБОМ / В. А. Огородников, А. Л. Михайлов, В. В. Бурцев, С. А. Лобастов, С. В. Ерунов, А. В. Романов, А. В. Руднев, Е. В. Кулаков, Ю. Б. Базаров, В. В. Глушихин, И. А. Калашник, В. А. Цыганов, Б. И. Ткаченко

С использованием высокоскоростной электронно-оптической камеры с ПЗС-матрицей и импульсной лазерной подсветки с длительностью импульса 4 нс теневым методом удалось визуализировать детали процесса выброса частиц размерами 20–200 мкм со скоростями ~1,0–1,5 км/с с поверхности образцов из свинца и стали с шероховатостью от 5 до 40 мкм (Rz 5 – Rz 40) при выходе на нее ударных волн с амплитудой 15 и 27 ГПа соответственно и получить их распределение по размерам и скоростям.

УДК 620.178.7
ВЗРЫВОСТОЙКОСТЬ СТАЛЬНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ / В. А. Рыжанский, М. А. Сырунин

Приведен обзор экспериментальных данных о поведении стальных цилиндрических оболочек, заполненных водой или воздухом и многократно нагруженных взрывом изнутри, вплоть до разрушения. Получены полуэмпирические формулы, позволяющие относительно просто и достаточно достоверно оценивать основные параметры импульсного деформирования оболочки в пределах их экспериментального разброса.

РАЗДЕЛ 9. ИЗОТОПЫ ВОДОРОДА — ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭКОЛОГИЯ

УДК 536.46+541.44, 544.3.03+541.44
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ В СИСТЕМАХ СВС НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНЫХ ГИДРИДОВ / А. Ю. Постников

Приведены результаты термодинамического анализа процессов взаимодействия компонентов в системе боргидрид натрия–оксид металла, генерирующих водород в режиме горения. Рассчитаны адиабатические температуры горения, позволяющие оценить возможность осуществления реакции в самораспространяющемся режиме. Проведен расчет равновесного состава продуктов горения, позволяющий ориентироваться в выборе рецептуры композиции с целью достижения заданных значений по тепловыделению и выходу водорода. На выбранных системах экспериментально показана возможность генерации заданного количества чистого водорода в процессе горения.

УДК 542.943.4+541.44:546.82
ОКИСЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИ ДИСПЕРГИРОВАННОГО ГИДРИДА ТИТАНА / А. Ю. Постников, В. Н. Лошкарев, Д. В. Чулков, А. А. Потехин, А. И. Тарасова, А. В. Стеньгач, И. К. Кремзуков, Л. Ю. Соколова, А. В. Тихий, В. В. Иванов

Приведены результаты изучения кинетики диспергирования гидрида титана и определения влияния структурных и химических изменений диспергированного порошка на его реакционную способность по отношению к кислороду воздуха в режиме политермического окисления. Показано, что на начальном этапе диспергирования реакционная способность гидрида изменяется в большей степени, чем на последующих стадиях измельчения. При повышении дисперсности в целом изменяется энергетическое состояние образца и, как следствие этого, наблюдаются изменения температурных характеристик термического превращения гидрида титана.

УДК 541.124; 546.3
ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ ГИДРИДА ТИТАНА / А. Н. Голубков

Термическая стойкость гидрида титана растет с ростом температуры, при которой гидрид был получен. Приведены кинетические параметры процесса разложения гидрида в зависимости от температуры его синтеза.
Показано, что после обработки титана в шаровой мельнице (ШМ) термическая стойкость полученного из него гидрида снижается, появляется низкотемпературная область выделения водорода, отсутствующая для гидрида, приготовленного из необработанного в ШМ титана. Количество выделяющегося в области низких температур водорода увеличивается с увеличением интенсивности обработки титана в ШМ, а температура его выделения и количество тепла, требующегося для выделения водорода, снижаются. Предположительно в области низких температур выделяется водород, находящийся в междоузлиях кристаллической решетки металла, которая деформирована или находится в напряженном состоянии. Термическую стойкость гидрида, приготовленного из обработанного в ШМ титана, можно повысить отжигом гидрида в среде водорода.

УДК 546.11.3
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ В ТИТАНЕ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЕГО ЗАХОРОНЕНИЯ / А. И. Тарасова, А. В. Стеньгач, В. Н. Голубева, И. М. Миронова

Опытным путем выбран температурно-временной режим равномерного распределения трития в титановой «ловушке», предназначенной для безопасного захоронения смеси изотопов водорода, содержащей тритий. Температура нагрева составляет 500 °С, время выдержки при этой температуре – не менее часа.

УДК 546.11.3
РАВНОВЕСНЫЕ ДАВЛЕНИЯ ТРИТИЯ НАД ТРИТИДОМ ГУБЧАТОГО ТИТАНА / В. Н. Голубева, А. В. Стеньгач

Приведены равновесные давления протия и трития над гидридом и тритидом губчатого титана соответственно. Равновесные давления измерены при температурах 673 и 773 К в области атомных отношений Т(Н)/Тi от 0,02 до 1,8.

УДК 546.11.3
ИММОБИЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОАКТИВНОЙ РАДИОАКТИВНОЙ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ТРИТИЙ, ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЗАХОРОНЕНИЯ / А. В. Стеньгач, В. Н. Голубева, А. И. Тарасова

Представлены результаты по изучению возможности иммобилизации высокоактивной воды, содержащей тритий, в состав кристаллогидратов (фосфорную керамику). Представлены результаты измерений активности воздушной среды над кристаллогидратом, содержащим воду с удельной активностью по тритию 41·1010 Бк/л (11 Кu/л). Измерения активности воздушной среды проводили в течение более двух лет.

УДК 546.11.3
ПРИМЕНЕНИЕ НАНОДИСПЕРСНОГО ПОРИСТОГО УГЛЕРОДА И ГИДРИДООБРАЗУЮЩИХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ДЕТРИТИРОВАНИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ / А. В. Стеньгач, В. Н. Голубева, Н. Т. Казаковский, О. Б. Масленникова,  А. П. Пурьева, А. И. Тарасова

На основании проведенных исследований предложены принципиальная схема перевода крупногабаритных высокоактивных радиоактивных отходов в категорию низкоактивных путем удаления изотопов водорода и метод химического связывания изотопов водорода для последующего их захоронения как высокоактивных отходов.

УДК 669. 788+620.172
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ВОДОРОДОСТОЙКОСТИ СПЛАВА ХН40МДТЮ-ИД, СОДЕРЖАЩЕГО ДО 250 appm 3He / И. Е. Бойцов, А. Ю. Баурин, С. К. Гришечкин, И. Л. Малков, Е. В. Шевнин, А. А. Юхимчук

Представлены результаты исследований влияния газообразного водорода (при давлении 80 МПа), радиогенного 3Не (при концентрации до 250 appm) и их совместного воздействия на механические свойства сплава ХН40МДТЮ-ИД в интервале температур 20–600 °С. Показано, что совместное воздействие на сплав внешнего и внутреннего водорода не оказало существенного влияния на прочностные характеристики сплава, но привело к его охрупчиванию в интервале температур от 200 до 500 °С с минимальными значениями характеристик пластичности при температуре 300 °С. Введение в сплав радиогенного 3Не методом «тритиевого трюка» ведет к существенному снижению пластичности сплава при всех температурах испытания. Причем вызванное 3Не охрупчивание сплава усиливается с ростом температуры испытаний и концентрации 3Не. Также установлено, что совместное воздействие 3Не и водорода может охрупчивать сплав сильнее, чем водород или 3Не по отдельности и не может быть представлено как простое суммирование отдельно водородного и отдельно гелиевого охрупчивания. Электронно-микроскопические исследования образцов, содержащих 3Не, показали присутствие в структуре большого количества дислокационных петель и плоских линзообразных кластеров атомов 3Не.

УДК 519.6
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МЕТАЛЛОГИДРИДНОМ ТОПЛИВНОМ БАКЕ / В. В. Попов

В настоящее время использование металлогидридных топливных баков рассматривается как один из перспективных способов хранения водорода на борту транспортных средств. При создании подобных устройств разработчикам приходится сталкиваться с ограничениями, которые обусловлены физико-химическими свойствами используемых гидридообразующих материалов. Математическое моделирование процессов, происходящих в таких устройствах хранения водорода, позволяет выбрать более эффективную конструкцию конкретного устройства, оптимизировать конструктивные элементы, выбрать режимы работы. В статье представлены математическая модель физико-химических процессов в металлогидридном топливном баке и некоторые результаты расчетов элементов конструкции металлогидридного топливного бака, которые позволили выбрать и оптимизировать конструкцию, а также режимы его работы.

УДК 661.968
РАВНОВЕСНЫЕ ДАВЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА НАД СПЛАВАМИ Zr1–xTixCo0,5Ni0,5 / С. В. Демина, А. И. Веденеев, М. В. Глаголев

Методом построения изотерм равновесных давлений проведено исследование водородосорбционных свойств сплавов Zr1–xTixCo0,5Ni0,5 (x = 0,1; 0,2). Измерена поглотительная способность сплавов при комнатной температуре, построены изотермы равновесных давлений изотопов водорода (протия и дейтерия) в температурном интервале 150–300 °С, определен изотопный эффект равновесных давлений. Из полученных данных рассчитаны константы уравнений зависимости равновесных давлений десорбции гидридов (дейтеридов) сплавов от обратной температуры, а также значения энтальпий и энтропий разложения гидридов (дейтеридов) сплавов.

Страницы: | 1 | 2 | 3 | 4

На Титане идут метановые дожди: Наука и техника: Lenta.ru

Спутник Сатурна Титан покрывают горные хребты из «грязного» льда и моря жидкого природного газа. Как сообщает агентство Reuters, к такому выводу пришла команда ученых, изучающая данные, полученные с европейского зонда Huygens, совершившего посадку на поверхность Титана неделю назад.

По словам одного из специалистов, они увидели крайне огнеопасный мир. К счастью на Титане нет кислорода, без которого невозможен процесс горения, иначе бы планета давно бы взорвалась.

Атмосфера спутника Сатурна состоит из метана и азота. Метан на Титане может существовать в жидком состоянии, в которое он переходит при температуре 179 градусов Цельсия ниже нуля.

Испаряясь с поверхности, метан формирует плотную облачность, из которой регулярно выпадают осадки в виде дождя. Они питают многочисленные ручьи, озера и источники, текущие между ледяными возвышенностями.

Как сообщает BBC News, ученые получают все больше доказательств, чтобы говорить о существовании на Титане атмосферных процессов, аналогичных земным — таких как выпадение осадков, явления эрозии и абразии (разрушение поверхности под воздействием текущей жидкости и ударов волн).

Кроме того, полученные спускаемым аппаратом снимки подтверждают наличие в нескольких сантиметрах ниже поверхности жидкого метана. В целом, район посадки зонда Huygens напоминает пустынные регионы Земли, в которых водоемы наполняются только после дождя, а затем постепенно высыхают, в то время как жидкий метан просачивается под поверхность.

Ученые предполагают, что запасы метана на поверхности Титана должны постоянно возобновляться из какого-то неизвестного источника внутри спутника Сатурна. Что касается дождей, то характер их выпадения, скорее всего, сезонный.

Благодаря наличию атмосферы Титан, который по размерам больше планеты Меркурий, постоянно упоминался научными фантастами в качестве объекта для колонизации. И хотя о высадке человека на сатурнианскую луну речь пока что не идет, ученые уже говорят о том, что хотели бы отправить на Титан исследовательские аппараты, аналогичные марсоходам NASA, чтобы получить более полную информацию об этом небесном теле.

Цитируемые ученые ТПУ: титановые покрытия для сердечно-сосудистых стентов и керамические материалы с уникальными свойствами

​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности
ученых Томского политехнического университета за март. Самый
высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 57, а
самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 5,08.

Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов

Оценка поверхности оксинитридных покрытий титана, используемых для создания сердечно-сосудистых стентов

Журнал: Materials Science & Engineering: C, (Q1, ИФ 5,08)

Владимир Пичугин, профессор исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, Nataliia Beshchasna, Au Yeung Kwan Ho, Muhammad Saqib, Jorg Opitz, Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems, Дрезден, Германия, Honorata Kraskiewicz, Lukasz Wasyluk, Balton Sp., Варшава, Польша, Олег Кузьмин, НПП ВИП Технологии, Россия, Томск, Oana Cristina Duta, Denisa Ficai (индекс Хирша 15), Roxana Doina Trusca, (индекс Хираша 15), Anton Ficai (Индекс Хирша 25), Ecaterina Andronescu (индекс Хирша 27), Politehnica University of Bucharest, Бухарест, Румыния.

«Среди разнообразия покрытий,
применяемых в кардиоваскулярной хирургии, оксинитриды титана занимают
особое место, что связано с их структурно-фазовыми особенностями. Как
покрытие для сосудистых стентов, оксинитрид титана имеет преимущества в
сравнении с иными покрытиями: это покрытие не мешает процессу
заживления; нет лекарственных препаратов; нет полимеров», — говорится в
статье.

Исследователи уточняют, что оксинитрид
титана — вещество, созданное с использованием высокотехнологического
процесса, выполняет роль депо оксида азота и сочетает свойства двух
компонентов: оксида титана и оксида азота. Оксид титана ингибирует
переход электрона от фибриногена на поверхность стента, минимизируя
агрегацию тромбоцитов и коагуляцию фибриногена.

Также оксид азота выполняет роль
мессенджера для межклеточного и внутриклеточного обмена и обеспечения
роста, дифференцировки и пролиферации клеток эндотелия. В работе
исследована стабильность покрытий in vitro, определено направление
улучшения и оптимизации режимов осаждения.

Скорости выгорания органоводоугольных топлив из углей и отходов их обогащения

Журнал: Powder Technology, (Q1, ИФ 3,23)

Ксения Вершинина, старший преподаватель Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (ИШФВП), Дмитрий Шабардин, аспирант ИШФВП, Павел Стрижак, профессор ИШФВП.

В работе изучены условия и
характеристики зарождения фронта горения и его распространения по
поверхности капель суспензионных топлив, приготовленных из углей и
отходов углеобогащения.

«Исследования проведены на примере
одиночных капель топливных суспензий, помещаемых в модельную камеру
сгорания с помощью роботизированного механизма. Основные варьируемые
параметры: температура в камере сгорания; начальный диаметр капель;
компонентный состав топлива. Установлено влияние этих параметров на три
основные характеристики: времена задержки зажигания; длительность
выгорания; скорость распространения фронта выгорания (соответствует
скорости выгорания топлива)», — говорится в исследовании.

Учеными показано, что исследованные
характеристики могут изменяться в несколько раз. Этот результат очень
важен, так как иллюстрирует широкие возможности адаптации систем
сжигания топлив под требуемые условия и использованные составы топлив.

Проведенные эксперименты позволили
выделить доминирующее влияние жидкого горючего компонента на времена
задержки зажигания и скорости выгорания капель топливных суспензий. Эти
характеристики процесса могут измениться в два – три раза при добавлении
даже 15 – 25 % отработанного масла. Скорости выгорания топливных
суспензий, приготовленных на основе углей разных марок и отходов
углеобогащения, практически идентичны в адекватных условиях.
Установленные результаты обосновывают перспективность широкого
применения отходов углеобогащения в топливно-энергетическом цикле.

Инженерная школа новых производственных технологий

Влияние фторсодержащей добавки на синтез и спекание композиций на основе природного сырья в системе «муллит-кордиерит»

Татьяна Вакалова, профессор научно-образовательного центра им. Н.М. Кижнера, Валерий Погребенков, профессор научно-образовательного центра им. Н.М. Кижнера, Инна Ревва, доцент научно-образовательного центра им. Н.М. Кижнера, Павел Русинов, директор ООО «НИКА ПетроТэк», Дмитрий Баламыгин, главный технолог ООО «НИКА ПетроТэк».

Журнал: Ceramics International, (Q1, ИФ 3,057)

Одним из современных методов достижения
необходимых свойств керамических материалов является создание композиций
сложного фазового состава, улучшенные характеристики которых
обеспечиваются комплексом индивидуальных свойств отдельных соединений,
входящих в состав композиции.

«Учитывая, что кордиерит обладает более
низким термическим расширением, а муллит — высокими прочностью,
огнеупорностью, химической стойкостью и др., композиции на основе
системы «муллит – кордиерит» перспективны как материалы с уникальными
физико-техническими свойствами», — отмечают авторы.

В работе рассматриваются вопросы
активации процессов синтеза и спекания в однократном обжиге
композиционных материалов с переменным соотношением кордиерита и муллита
как за счет вариаций компонентного состава керамических масс, так и за
счет применения фторсодержащих модифицирующих добавок.

«При исследовании процессов
фазообразования в системе «кордиерит-муллит» из смесей на основе
природного сырья и глинозема оценена возможность активации процессов
малой добавкой топаза. Установлено активирующее действие топаза на
процесс спекания кордиерито-муллитовых композиций, которое обусловлено,
главным образом, действием газообразных фторидных продуктов
терморазложения топаза на понижение высокотемпературной вязкости
расплава, что интенсифицирует процессы уплотнения керамической матрицы.
Разработаны составы поликристаллической кордиерито-муллитовой керамики
различной степени плотности: пористая керамика с открытой пористостью до
10-20 % и плотная с открытой пористостью менее 1 % в зависимости от
состава и температуры обжига», — уточняют исследователи.

Инженерная школа энергетики

Унификация текстур, образуемых на поверхностях алюминия после их текстурирования лазерным излучением

Журнал: Applied Surface Science, (Q1, ИФ 4,439)

Гений Кузнецов, главный научный сотрудник научно-образовательного центра им. И.Н. Бутакова, Евгения Орлова, ассистент НОЦ И.Н. Бутакова, Ксения Батищева, аспирант НОЦ И.Н. Бутакова, Сергей Ильенок, ассистент НОЦ И.Н. Бутакова, Дмитрий Феоктистов, Институт теплофизики СО РАН.

«Лазерное текстурирование металлов —
перспективный способ создания поверхностей с уникальными функциональными
свойствами: гидрофобность / гидрофильность, повышенная стойкость к
коррозии, биообрастанию, органическим загрязнениям, абразивному и
кавитационному износу, высокая отражательная способность. Широкое
внедрение этого способа в промышленность сдерживается отсутствием
теоретических основ для проведения прогностической оценки изменения
функциональных свойств металлов», — говорится в статье.

Авторы предлагают процедуру унификации
текстур, сформированных на поверхностях алюминиевого сплава после их
текстурирования наносекундным лазерным излучением, на основе трехмерных
параметров шероховатости и статистической оценки. Установлены
закономерности изменения свойств смачиваемости после лазерной обработки
сплава. Проведен анализ влияния сформированной текстуры,
характеризующейся параметрами шероховатости, элементного состава
приповерхностного слоя на изменение свойств смачиваемости. Установлено,
что обработкой лазерным излучением можно управлять свойствами
смачиваемости алюминиевого сплава от супергидрофильных до гидрофобных
без нанесения дополнительного слоя гидрофобного агента.

Инженерная школа ядерных технологий

Система биодеградируемых микрокамер для покрытий имплантатов, как средство доставки лекарственных веществ

Журнал: European Polymer Journal, (Q1, ИФ 3,741)

Юлия Зыкова, студент отделения материаловедения, Валерия Кудрявцева, аспирант НОЦ Б.П. Вейнберга, Анна Козельская, научный сотрудник НОЦ Б.П. Вейнберга, Сергей Твердохлебов, доцент научно-образовательного Центра им. Б.П. Вейнберга, Гай Мею, Max Plank Institute of Polymer Research, Германиия, Фруэ Йоханнес Кристоф, Harbin Institute of Technology, Китай, Глеб Сухоруков, Queen Mary University of London, Англия.

«Одной из актуальных биомедицинских
задач является разработка систем доставки лекарственных веществ,
позволяющих эффективно осуществлять загрузку легко диффундирующих
водорастворимых лекарственных веществ с малой молекулярной массой
(цитостатики, антибиотики и так далее) и обеспечивать их
пролонгированный и контролируемый выход с целью успешного лечения», —
сообщается в исследовании.

Для решения поставленной задачи ученые
предлагают использовать систему биодеградируемых микрокамер — систему в
виде пленки. Каждая микрокамера представляет собой цилиндр диаметром 5
мкм, высотой 3 мкм и толщиной около 0,5 мкм. Внутрь микрокамер было
загружено модельное вещество — водорастворимый флуоресцентный краситель
Родамин Б, с эффективностью 76 % в количестве 2,88×10-9 мкг на одну
микрокамеру.  Полный выход вещества in vitro в буфере при 37°С составил
13 суток.

«Было продемонстрировано, что ультразвук
может быть использован в качестве инструмента, разрушающего микрокамеры
и ускоряющего выход лекарства. Более того, было предложено использовать
пленки с мирокамерами в качестве покрытия на коронарные стенты. Это
позволит получить дополнительный фармакологический эффект,
предотвращающий повторное сужение сосуда или повторное образование
тромбов благодаря высвобождению в течение длительного времени
необходимого фармпрепарата», — говорят ученые.

Синтез иодоний трифторацетатов через прямое окисление иодоаренов Оксоном в проточном режиме

Журнал: European Journal of Organic Chemistry, (Q2, ИФ 2,882)

Наталья Солдатова, ассистент ИШХБМТ, Павел Постников, доцент ИШХБМТ, Мехман Юсубов, и.о. руководителя ИШХБМТ, Вирт Т. (Индекс Хирша 57), Кардиффский университет, Великобритания.

В статье представлен новый метод синтеза иодоний трифторацетатов с использованием проточных реакторов.

Также в отделе развития публикационной
активности ТПУ напоминают, что в вузе продолжает работать web-сервис
«Ракета Хирша», помогающий опубликовать статьи в журналах первого и
второго квартилей. Среди возможностей сервиса: рецензирование статьи,
профессиональная вычитка текста носителями языка, оформление публикации
под формат выбранного журнала, очная консультация со специалистом в
области публикационной активности. По всем вопросам можно обращаться по
телефону 60-64-83, вн. 1248 (Анастасия Сергеевна Рябикина, [email protected]).

% PDF-1.4
%
93 0 объект
>
эндобдж
95 0 объект
> поток
2009-03-10T13: 42: 14-04: 00Lexmark Network TWAIN Scan 2009-03-10T13: 45: 04-04: 002009-03-10T13: 45: 04-04: 00PDFScanLib v1.2.2 в приложении Adobe Acrobat 8.1 / pdfuuid : 2e7dd5b2-1291-4248-8be3-c45a1f583399uuid: 2b3182e4-4ca9-4300-bf86-54600eaf7853

конечный поток
эндобдж
1 0 obj
>
эндобдж
5 0 obj
> / LastModified (D: 200

134141-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134141-04 ’00’) >>
эндобдж
9 0 объект
> / LastModified (D: 200

134143-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134143-04 ’00’) >>
эндобдж
13 0 объект
> / LastModified (D: 200

134145-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134145-04 ’00’) >>
эндобдж
17 0 объект
> / LastModified (D: 200

134147-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134147-04 ’00’) >>
эндобдж
21 0 объект
> / LastModified (D: 200

134150-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134150-04 ’00’) >>
эндобдж
25 0 объект
> / LastModified (D: 200

134152-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134152-04 ’00’) >>
эндобдж
29 0 объект
> / LastModified (D: 200

134155-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134155-04 ’00’) >>
эндобдж
35 0 объект
> / LastModified (D: 200

134156-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134156-04 ’00’) >>
эндобдж
51 0 объект
> / LastModified (D: 200

134159-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134159-04 ’00’) >>
эндобдж
64 0 объект
> / LastModified (D: 200

134201-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134201-04 ’00’) >>
эндобдж
79 0 объект
> / LastModified (D: 200

134205-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134205-04 ’00’) >>
эндобдж
91 0 объект
> / LastModified (D: 200

134214-04’00 ‘) >>>> / MediaBox [0 0 612 792] / Resources> / ProcSet [/ PDF / ImageB] >> / Type / Page / LastModified (D: 200

134214-04 ’00’) >>
эндобдж
90 0 объект
> поток
Hd; 0D {N, Yv 䞊 U
c «y ߮ p
Rcm

Все о титане

химический элемент в периодической таблице, который имеет символ Ti и атомный номер 22.Это легкий, прочный, блестящий, коррозионно-стойкий (в том числе стойкий к морской воде и хлору) переходный металл бело-серебристо-металлического цвета. Титан используется в прочных легких сплавах (особенно с железом и алюминием) и в порошковой форме для других материалов, таких как графитовые композиты. Его наиболее распространенное соединение, диоксид титана, используется в белых пигментах. Примерами использования белого пигмента, состоящего из оксида титана, являются корректирующая жидкость и обычно используемая белая краска для перекраски стен.Он также используется в зубной пасте, белых красках для разметки дорог и в белых фейерверках. Вещества, содержащие титан, называют титаносодержащими.

Этот элемент встречается во многих минералах, основными источниками которых являются рутил и ильменит, которые широко распространены на Земле. Есть две аллотропные формы и пять встречающихся в природе изотопов этого элемента; От 46Ti до 50Ti, причем 48Ti является наиболее распространенным (73,8%). Одна из самых примечательных характеристик титана — то, что он прочен, как сталь, но составляет всего 60% от его плотности.Свойства титана химически и физически подобны цирконию.

Известные характеристики

Титан хорошо известен своей превосходной устойчивостью к коррозии; он почти так же устойчив, как платина, и способен противостоять воздействию кислот, влажного газообразного хлора и растворов обычных солей. Чистый титан не растворяется в воде, но растворяется в концентрированных кислотах. Металлический элемент, он также известен своим высоким отношением прочности к весу. Это легкий, прочный металл с низкой плотностью, который в чистом виде довольно пластичный (особенно в бескислородной среде), легкий в обработке, блестящий и металлически-белый цвет.Относительно высокая температура плавления этого элемента делает его полезным в качестве тугоплавкого металла. Технически чистые сорта титана имеют предел прочности на растяжение, равный пределу прочности при растяжении высокопрочных низколегированных сталей, но на 43% легче. Титан на 60% тяжелее алюминия, но более чем в два раза прочнее алюминиевого сплава 6061-T6; эти числа могут существенно различаться из-за различных составов сплавов и технологических параметров.

Этот металл образует пассивное и защитное оксидное покрытие (ведущее к коррозионной стойкости) при воздействии повышенных температур на воздухе, но при комнатной температуре он сопротивляется потускнению.Металл, который горит при нагревании на воздухе до 610 ° C или выше (образуя диоксид титана), также является одним из немногих элементов, который горит в чистом газообразном азоте (он горит при 800 ° C и образует нитрид титана). Титан устойчив к разбавленной серной и соляной кислоте, а также к газообразному хлору, растворам хлоридов и большинству органических кислот. Он парамагнитен (слабо притягивается к магнитам) и имеет очень низкое электрическое сопротивление и теплопроводность.

Эксперименты показали, что природный титан становится радиоактивным после бомбардировки дейтронами, излучающими в основном позитроны и жесткие гамма-лучи.Металл представляет собой диморфный аллотроп с гексагональной альфа-формой, очень медленно превращающейся в кубическую бета-форму при температуре около 880 C. Когда он раскалывается докрасна, металл соединяется с кислородом, а когда он достигает 550 C, он соединяется с хлором. Он также реагирует с другими галогенами и поглощает водород.

Приложения

Около 95% производства титана потребляется в виде диоксида титана (TiO2), интенсивно белого перманентного пигмента с хорошей укрывистостью в красках, бумаге, зубной пасте и пластмассах.Краски, содержащие диоксид титана, отлично отражают инфракрасное излучение и поэтому широко используются астрономами и в красках для наружных работ. Он также используется в цементе, в драгоценных камнях, в качестве оптического глушителя для бумаги (Smook 2002) и в качестве упрочняющего агента в графитовых композитных удилищах и клюшках для гольфа. В последнее время его стали использовать в очистителях воздуха (в качестве фильтрующего покрытия) или в оконной пленке на зданиях, которые при воздействии ультрафиолетового излучения (солнечного или искусственного) и содержания влаги в воздухе превращают нефильтрованные загрязнения воздуха в гидроксильные радикалы. .

Благодаря высокой прочности на разрыв (даже при высоких температурах), небольшому весу, исключительной коррозионной стойкости и способности выдерживать экстремальные температуры титановые сплавы используются в самолетах, бронировании, военно-морских кораблях, космических кораблях и ракетах. Он используется в стальных сплавах для уменьшения размера зерна и в качестве раскислителя, а также в нержавеющей стали для уменьшения содержания углерода. Титан часто легируют алюминием (для уменьшения размера зерна), ванадием, медью (для упрочнения), железом, марганцем, молибденом и другими металлами.

Сварные титановые трубы используются в химической промышленности из-за их коррозионной стойкости и все чаще используются при бурении нефтяных скважин, особенно на шельфе, благодаря своей прочности, легкому весу и коррозионной стойкости.

Титан, легированный ванадием, используется в наружной обшивке самолетов, противопожарных стенках, шасси и гидравлических трубах. Согласно годовому отчету Titanium Metals за 2004 год, около 58 тонн металла используется в Boeing 777, 43 в 747, 18 в 737, 24 в Airbus A340, 17 в A330 и 12 в A320. Корпорация.Как правило, более новые модели используют больше, а широкофюзеляжные — больше всего. A380 может использовать 77 тонн, в том числе около 10 или 11 тонн в двигателях.

Использование титана в потребительских товарах, таких как теннисные ракетки, клюшки для гольфа, велосипеды, лабораторное оборудование, наручные часы, обручальные кольца и портативные компьютеры, становится все более распространенным.

Другое использование:

  • Благодаря отличной устойчивости к морской воде, он используется для изготовления гребных валов и оснастки, а также в теплообменниках опреснительных установок и в нагревателях-охладителях для аквариумов с соленой водой, а в последнее время и в водолазных ножах.
  • Благодаря своей прочности и инертности по отношению к морской воде, а также значительным запасам руды в России, он был основным материалом, который использовался при строительстве многих современных российских подводных лодок, в том числе самых глубоких на сегодняшний день военных подводных лодок класса «Альфа» и «Майк». а также класс Тайфун.
  • Используется для производства относительно мягких искусственных драгоценных камней.
  • Тетрахлорид титана (TiCl4), бесцветная жидкость, используется для радужной окраски стекла и, поскольку он сильно дымится во влажном воздухе, его также используют для изготовления дымовых завес и для написания текста на небе.
  • Помимо того, что диоксид титана является очень важным пигментом, он также используется в солнцезащитных кремах из-за его устойчивости к ультрафиолетовому излучению.
  • Поскольку этот металл считается физиологически инертным, этот металл используется в имплантатах для замены суставов, таких как тазобедренные суставы и впадины, а также для изготовления медицинского оборудования и футеровки труб / резервуаров в пищевой промышленности. Поскольку титан неферромагнитен, пациентов с титановыми имплантатами можно безопасно обследовать с помощью магнитно-резонансной томографии (удобно для долгосрочных имплантатов).
  • Титан также используется в хирургических инструментах, используемых в хирургии под визуальным контролем.
  • Его инертность и способность красиво окрашиваться делают его популярным металлом для пирсинга.
  • Титан обладает необычной способностью к остеоинтеграции, что позволяет использовать его в дентальных имплантатах. Эта способность также используется некоторыми ортопедическими имплантатами. В ортопедических применениях также используется более низкий модуль упругости титания, чтобы более точно соответствовать модулю упругости кости, для восстановления которой такие устройства предназначены.В результате скелетные нагрузки более равномерно распределяются между костью и имплантатом, что снижает вероятность деградации кости из-за защиты от напряжения и перипротезных переломов кости, которые возникают на границах ортопедических имплантатов, которые действуют как концентраторы напряжения. Однако жесткость титановых сплавов по-прежнему более чем в два раза превышает жесткость кости, что в конечном итоге приводит к разрушению суставов.
  • Титановые сплавы также используются для изготовления оправ для очков. В результате получается довольно дорогой, но очень прочный и долговечный каркас.В этом приложении находят применение как традиционные сплавы, так и сплавы с памятью формы.
  • Многие туристы используют титановое снаряжение, включая кухонную утварь, столовые приборы, фонари и колья для палаток. Хотя эти изделия из титана немного дороже традиционных стальных или алюминиевых альтернатив, они могут быть значительно легче без ущерба для прочности. Однако некоторые утверждают, что тепловые свойства титановой посуды делают ее непригодной для серьезных кулинарных применений.
  • Титан все чаще используется в валах клюшек для лакросса.
  • Титан все чаще используется в решетках для крикетных шлемов.
  • Титан может быть анодирован для получения различных цветов. [1] [2]
  • Титан также присутствует в фейерверках.
  • Титан выпускается в форме фольги, листа, проволоки, гранул, губки, наноразмерного активированного порошка, порошка, сетки и стержня.

Время от времени при строительстве использовался титан: 150-футовый (45-метровый) мемориал Юрию Гагарину, первому человеку, отправившемуся в космос, в Москве, сделан из титана из-за привлекательного цвета металла и его ассоциации с ракетной техникой.Музей Гуггенхайма в Бильбао и библиотека Серритоса были первыми зданиями в Европе и Северной Америке, соответственно, которые были обшиты титановыми панелями.

История

Титан был обнаружен в Криде, Корнуолл, в Англии, геологом-любителем преподобным Уильямом Грегором в 1791 году. Он обнаружил присутствие нового элемента в ильмените и назвал его менахитом (альтернативно пишется манакканитом) в честь близлежащего прихода Манаккан [3]. Примерно в то же время Франц Йозеф Мюллер также произвел подобное вещество, но не смог его идентифицировать.Этот элемент был независимо открыт несколько лет спустя немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом в рутиловой руде. Клапрот подтвердил, что это новый элемент, и в 1795 году назвал его в честь Титанов греческой мифологии.

Металл всегда было трудно извлечь из различных руд. Чистый металлический титан (99,9%) был впервые получен в 1910 году Мэтью А. Хантером путем нагревания TiCl4 с натрием в стальной бомбе при 700-800 ° C в процессе Хантера. Металлический титан не использовался за пределами лаборатории до 1946 года, когда Уильям Джастин Кролл доказал, что титан может быть коммерчески произведен путем восстановления тетрахлорида титана магнием в процессе Кролла, который используется до сих пор.

В 1950-1960-х годах Советский Союз пытался захватить мировой рынок титана в качестве тактики холодной войны, чтобы помешать американским военным использовать его. Несмотря на эти усилия, США получили большие объемы титана, когда европейская компания создала прикрытие для закупок его иностранными спецслужбами США. Действительно, титан для очень успешного американского разведывательного самолета SR-71 был приобретен у Советского Союза в разгар холодной войны.

К 1956 г.S. производство изделий из титана превысило 6 млн кг / год (1).

происшествие

Металлический титан всегда связан с другими элементами в природе. Он является девятым по распространенности элементом в земной коре (0,63% по массе) и присутствует в большинстве вулканических пород и в отложениях, образованных из них (а также в живых существах и естественных водоемах). Он широко распространен и встречается в основном в минералах анатаз, брукит, ильменит, перовскит, рутил, титанит (сфен), а также во многих железных рудах.Из этих минералов только ильменит и рутил имеют важное экономическое значение, но даже их трудно найти в высоких концентрациях. Поскольку он легко реагирует с кислородом и углеродом при высоких температурах, трудно получить чистый металлический титан, кристаллы или порошок. Значительные месторождения титановой руды существуют в Австралии, Новой Зеландии, Скандинавии, Северной Америке и Малайзии. Большие количества были также обнаружены в районе Квале в Кении, месторождениях, права на разработку которых имеет канадская фирма Tiomin.

Этот металл содержится в метеоритах и ​​был обнаружен на Солнце и в звездах M-типа. Камни, привезенные с Луны во время миссии «Аполлон-17», состоят на 12,1% из TiO2. Титан также содержится в угольной золе, растениях и даже человеческом теле (хотя он безвреден, но не считается важным элементом).

Изоляция

Поскольку металл вступает в реакцию с воздухом при высоких температурах, его нельзя получить путем восстановления его диоксида. Таким образом, металлический титан коммерчески производится с помощью процесса Кролла, сложного и дорогостоящего периодического процесса, разработанного в 1946 году Уильямом Джастином Кроллом.В процессе Кролла оксид сначала превращается в хлорид посредством карбохлорирования, в результате чего газообразный хлор пропускается над раскаленным рутилом или ильменитом в присутствии углерода с образованием TiCl4. Его конденсируют и очищают фракционной перегонкой, а затем восстанавливают расплавленным магнием при температуре 800 ° C в атмосфере аргона.

Более новый процесс, FFC Cambridge Process, может заменить старый процесс Kroll. В этом методе используется порошок диоксида титана (который представляет собой очищенную форму рутила) для получения конечного продукта, который представляет собой порошок или губку.Если используются порошки смешанных оксидов, продукт представляет собой сплав с гораздо более низкой стоимостью, чем традиционный многоступенчатый процесс плавления. Есть надежда, что Кембриджский процесс FFC сделает титан менее редким и дорогим материалом для аэрокосмической промышленности и рынка предметов роскоши, и его можно будет увидеть во многих продуктах, которые в настоящее время производятся с использованием алюминия и специальных сортов стали.

Титан был очищен до сверхвысокой чистоты в небольших количествах, когда в 1925 году Антон Эдуард ван Аркель и Ян Хендрик де Бур открыли процесс йодида, или кристаллического бруска, путем реакции с йодом и разложения образовавшихся паров над горячей нитью до чистого металла.

Оксид титана получают в промышленных масштабах путем измельчения минеральной руды и смешивания ее с карбонатом калия и водной фтористоводородной кислотой. В результате образуется фторотитанат калия (K2TiF6), который экстрагируется горячей водой и разлагается аммиаком с образованием гидратированного оксида аммиака. Он, в свою очередь, воспламеняется в платиновом сосуде, в результате чего образуется чистый диоксид титана.

Обычные титановые сплавы получают восстановлением. Например; восстанавливаются купротитан (восстанавливается рутил с добавлением меди), железоуглеродистый титан (ильменит, восстановленный коксом в электрической печи) и манганотитан (рутил с оксидами марганца или марганца).

Соединения

Степень окисления +4 преобладает в химии титана, но соединения со степенью окисления +3 также распространены. Из-за этой высокой степени окисления многие соединения титана имеют высокую степень ковалентной связи.

Хотя металлический титан встречается относительно редко, из-за стоимости добычи диоксид титана (также называемый титаном (IV), титановым белилом или даже диоксидом титана) дешев, нетоксичен, легко доступен оптом и очень широко используется в качестве белого пигмента краска, эмаль, лак, пластмасса и строительный цемент.Порошок TiO2 химически инертен, устойчив к выцветанию на солнечном свете и очень непрозрачен: это позволяет ему придавать чистый и блестящий белый цвет коричневым или серым химическим веществам, которые образуют большинство бытовых пластиков. В природе это соединение содержится в минералах анатазе, бруките и рутиле.

Краска, сделанная из диоксида титана, хорошо себя чувствует при суровых температурах, в некоторой степени самоочищается и выдерживает воздействие морской среды. Чистый диоксид титана имеет очень высокий показатель преломления и оптическую дисперсию выше, чем у алмаза.Звездчатые сапфиры и рубины получают свой астеризм из-за присутствующего в них диоксида титана. Титанаты — это соединения, состоящие из диоксида титана. Титанат бария обладает пьезоэлектрическими свойствами, что позволяет использовать его в качестве преобразователя при взаимном преобразовании звука и электричества. Сложные эфиры титана образуются в результате реакции спиртов и тетрахлорида титана и используются для водонепроницаемости тканей.

Нитрид титана часто используется для покрытия режущих инструментов, например сверл. Он также находит применение в качестве декоративной отделки золотого цвета и в качестве барьерного металла при производстве полупроводников.

Хлорид титана (IV) (тетрахлорид титана, TiCl4, иногда называемый «щекоткой») представляет собой бесцветную слабокислую жидкость, которая используется в качестве промежуточного продукта при производстве оксида титана (IV) для красок. Он широко используется в органической химии в качестве кислоты Льюиса, например, при альдольной конденсации Мукаямы. Титан также образует низший хлорид, хлорид титана (III) (TiCl3), который используется в качестве восстановителя.

Дихлорид титаноцена является важным катализатором образования углерод-углеродной связи.Изопропоксид титана используется для эпоксидирования по Шарплесу. Другие соединения включают; Бромид титана (используется в металлургии, суперсплавах, высокотемпературной электропроводке и покрытиях) и карбид титана (содержится в высокотемпературных режущих инструментах и ​​покрытиях).

Изотопы

Встречающийся в природе титан состоит из 5 стабильных изотопов; 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti и 50Ti, причем 48Ti является наиболее распространенным (естественное содержание 73,8%). Было охарактеризовано одиннадцать радиоизотопов, наиболее стабильным из которых является 44Ti с периодом полураспада 63 года, 45Ti с периодом полураспада 184 года.8 минут, 51Ti с периодом полураспада 5,76 минуты и 52Ti с периодом полураспада 1,7 минуты. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 33 секунд, а у большинства из них период полураспада составляет менее половины секунды.

Изотопы титана имеют атомный вес от 39,99 а.е.м. (40Ti) до 57,966 а.е.м. (58Ti). Первичной модой распада перед наиболее распространенным стабильным изотопом 48Ti является захват электронов, а после первичной моды — бета-излучение. Первичные продукты распада до 48Ti — изотопы элемента 21 (скандий), а первичные продукты после — изотопы элемента 23 (ванадий).

Эта статья находится под лицензией GNU Free Documentation License. Он использует материал из статьи Википедии «Титан».

Горение металлов — НАСА / ADS

Абстракция

Предварительно изучен механизм горения металлов. Эксперименты проводились с проволоками из алюминия, железа, магния, молибдена, титана и циркония в смесях кислород и кислород + азот.Скорость распространения зоны горения вдоль проволоки зависит от давления кислорода в атмосфере, предполагая, что горение в значительной степени контролируется диффузией газа через атмосферу. Были изучены некоторые факторы, влияющие на режим горения и скорости реакции, и измерены температуры, достигаемые в данных экспериментальных условиях. Режим горения определяется относительными температурами плавления и кипения металла и его оксида.Металлы с низкой температурой кипения, такие как алюминий и магний, горят в паровой фазе. Металлы, которые имеют высокие температуры кипения, но легко плавятся, горят на поверхности смеси расплавленный оксид + металл при условии, что оксид также легко плавится, но имеет высокую температуру кипения. Железо и титан являются примерами таких металлов. Если, как в случае с цирконием, металл имеет высокую температуру кипения и содержит тугоплавкий оксид, на поверхности металла может образоваться твердая оксидная пленка, замедляющая реакцию. Металлы, такие как молибден, образующие оксиды, которые легко сублимируются, сгорают на поверхности металла.circK, и были самыми высокими для металла с наибольшей теплотой окисления при измерении на грамм потребленного кислорода. Теоретически рассмотрено горение металлической сферы до смеси расплавленный оксид + металл в бесконвекционном мономолекулярном газе. Изменение температуры горения в зависимости от давления кислорода, предсказываемое теорией, удовлетворительно согласуется с полученным экспериментально.

материалов | Бесплатный полнотекстовый | Механизм горения легирующих элементов Cr в сплавах Ti-Cr-V

Согласно приведенным выше результатам, разница в характеристиках горения этих трех сплавов вызвана различным содержанием Cr.Результаты ТГА показывают, что сплав начинает сильно окисляться, когда резистивная проволока нагревает сплав до критической температуры. Затем сплав выделяет огромное количество тепла, и титановый сплав начинает гореть, когда температура достигает точки воспламенения. Согласно литературным данным [26], температура пламени горения титанового сплава составляет приблизительно 2700 ° C, что намного выше, чем его температура плавления, поэтому титановый сплав будет плавиться. Как хорошо известно, растворенный кислород в плавящемся сплаве выше, чем в твердом сплаве, и реакция горения идет очень бурно, пока весь образец не сгорит.При исследовании высокотемпературного окисления металлических материалов стандарт образования свободной энергии металлического оксида (ΔG θ ) используется для оценки возможности окисления металла. Значение ΔG θ может быть получено непосредственно из диаграммы кислородного потенциала. Известно, что чем отрицательнее значение ΔG θ , тем стабильнее оксид и тем сильнее сродство между металлом и кислородом. Из диаграммы кислородного потенциала ясно, что ΔG θ Ti является наиболее отрицательным, за ним следуют V и Cr.Следовательно, Ti реагирует преимущественно с O и приводит к образованию пористого слоя оксида Ti. По мере продолжения реакции Cr и V диффундируют наружу и реагируют с O и образуют сфероиды Cr 2 O 3 и V 2 O 5 среди слоя оксида Ti, как показано на рисунке 4b. Слой композитного оксида является компактным и интегрированным, поэтому кислороду трудно диффундировать внутрь, чтобы вступить в реакцию с титаном. Во время реакции горения титан реагирует преимущественно с кислородом из-за сильного сродства между Ti и O.Таким образом, элементы Cr и V накапливаются в зоне плавления, как показано на Рисунке 5b и Рисунке 6. Содержание Cr и V количественно описано на Рисунке 7 и Таблице 2. По сравнению с тремя сплавами, сплав Ti-25V-20Cr показывает самое высокое обогащение элементов Cr и V. Когда пламя распространяется до зоны, обогащенной Cr и V, выделяется небольшое количество тепла, поскольку теплота сгорания Cr и V (2608 кал / г и 3637 кал / г) ниже. чем у Ti (4717 кал / г) [27], и когда пламя распространяется до зоны, обогащенной Cr и V, выделяется меньше тепла.Хорошо известно, что скорость горения — это скорость, с которой граница раздела твердое тело / жидкость движется вперед, и чем ниже теплота сгорания, тем медленнее скорость движения поверхности твердое тело / жидкость и тем медленнее скорость горения. Среди трех сплавов (Ti-25V-10Cr, Ti-25V-15Cr и Ti-25V-20Cr), чем выше содержание Cr, тем выше обогащение и тем ниже теплота сгорания, поэтому порядок уменьшения скорости горения это Ti-25V-10Cr, Ti-25V-15Cr, а затем Ti-25V-20Cr.

материалов | Бесплатный полнотекстовый | Поведение и механизм горения титанового сплава Ti14

Вклад авторов

Data curation, J.Y .; Формальный анализ, L.S .; Расследование, L.S .; Методология, H.L., W.L. и X.L .; Наблюдение, J.H .; Письмо — черновик, л. С .; Написание — просмотр и редактирование, G.X. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи. Пожалуйста, обратитесь к таксономии CRediT для объяснения термина. Авторство должно быть ограничено теми, кто внес существенный вклад в сообщаемую работу.

Рисунок 1.
Иллюстрация оборудования для сжигания с ускоренным зажиганием ( a ) и процесса горения титановых сплавов ( b ) до ( d ), ( b ) термоокисление, ( c ) зажигание, ( d ) ) расширение пламени соответственно.

Рисунок 1.
Иллюстрация оборудования для сжигания с ускоренным зажиганием ( a ) и процесса горения титановых сплавов ( b ) до ( d ), ( b ) термоокисление, ( c ) зажигание, ( d ) ) расширение пламени соответственно.

Рисунок 2.
Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) ( a ) и термогравиметрический анализ (TGA) ( b ) сплава Ti14.

Рисунок 2.
Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) ( a ) и термогравиметрический анализ (TGA) ( b ) сплава Ti14.

Рисунок 3.
Отношение продолжительности горения к времени ( a ) и скорости горения разной длины ( b ).

Рисунок 3.
Отношение продолжительности горения к времени ( a ) и скорости горения разной длины ( b ).

Рисунок 4.
Общая морфология сплава Ti14, содержащая оксидную зону, зону плавления и зону термического влияния.

Рисунок 4.
Общая морфология сплава Ti14, содержащая оксидную зону, зону плавления и зону термического влияния.

Рисунок 5.
Микроструктуры оксидной зоны сплава Ti14, ( a ) общая морфология оксидной зоны, ( b ) типичная оксидная зона, а отметки 1, 2 и 3 представляют собой три разные фазы, и их состав показан в таблице 2. Рисунок 5.
Микроструктуры оксидной зоны сплава Ti14, ( a ) общая морфология оксидной зоны, ( b ) типичная оксидная зона, а отметки 1, 2 и 3 представляют собой три разные фазы, и их состав показан в таблице 2.

Рисунок 6.
Результаты рентгеноструктурного анализа оксидной зоны после горения.

Рисунок 6.
Результаты рентгеноструктурного анализа оксидной зоны после горения.

Рисунок 7.
Типичные микроструктуры зоны плавления сплава Ti14, ( a ) общая морфология зоны плавления, ( b ) типичная зона плавления, а отметки 4, 5 и 6 представляют собой три разные фазы, и их состав показан в таблице 3. . Рисунок 7.
Типичные микроструктуры зоны плавления сплава Ti14, ( a ) общая морфология зоны плавления, ( b ) типичная зона плавления, а отметки 4, 5 и 6 представляют собой три разные фазы, и их состав показан в таблице 3. .

Рисунок 8.
СЭМ-фотография типичной микроструктуры оксидной зоны и зоны плавления ( a ) и соответствующее отображение-сканирование анализа EDS, содержащее ( b ), ( c ) и ( d ) для Ti, Cu , и атомные распределения Al соответственно.

Рисунок 8.
СЭМ-фотография типичной микроструктуры оксидной зоны и зоны плавления ( a ) и соответствующее отображение-сканирование анализа EDS, содержащее ( b ), ( c ) и ( d ) для Ti, Cu , и атомные распределения Al соответственно.

Рисунок 9.
СЭМ-фотография типичной микроструктуры зоны термического влияния и зоны плавления и соответствующая линейная развертка анализа EDS ( a ), отображение-сканирование, содержащее ( b ), ( c ) и ( d ) для распределения атомов Ti, Cu и Al соответственно.

Рисунок 9.
СЭМ-фотография типичной микроструктуры зоны термического влияния и зоны плавления и соответствующая линейная развертка анализа EDS ( a ), отображение-сканирование, содержащее ( b ), ( c ) и ( d ) для распределения атомов Ti, Cu и Al соответственно.

Таблица 1.
Химический состав образцов

Таблица 1.
Химический состав образцов

Элемент Ti Al Cu Si
ат.% 86.35 2,25 10,72 0,68
мас.% 84,46 1,24 13,91 0,39

Таблица 2.
Химический состав различных фаз в оксидной зоне

Таблица 2.
Химический состав различных фаз в оксидной зоне

85327

903

Таблица 3.
Химический состав различных фаз в зоне плавления

Таблица 3.
Химический состав различных фаз в зоне плавления

Область Состав
Ti Cu Al Si O
1 (ат.%) 47.82 0,04 0,28 51,86
1 (мас.%) 73,16 0,08 0,28 26,51
88,87 4,06 0,20 0,77
2 (мас.%) 4,81 93,08 1,81 0,17 0,20
2,13 2,38 0,25 9,88
3 (мас.%) 91,81 3,04 1,44 0,16 3,55 3,55

Таблица 4.
Химический состав различных фаз в зоне термического влияния.

Таблица 4.
Химический состав различных фаз в зоне термического влияния.

Область Состав
Ti Cu Al Si O
4 (ат.%) 70.26 0,52 0,30 0,04 28,88
4 (мас.%) 86,96 0,85 0,21 0,03 11,93 11,93 11,94 29,20 3,20 0,51 2,59
5 (мас.%) 60,72 36,48 1,70 0,28 0,81

4

54,68 13,42 0,13 1,73
6 (мас.%) 27,11 65,48 6,82 0,07 0,52

900%3
%
5 0 obj
>
эндобдж
xref
5 113
0000000016 00000 н.
0000002606 00000 н.
0000003028 00000 н.
0000003237 00000 н.
0000003464 00000 н.
0000004253 00000 н.
0000004462 00000 н.
0000004502 00000 н.
0000004524 00000 н.
0000006908 00000 н.
0000006930 00000 н.
0000009191 00000 п.
0000009213 00000 н.
0000011813 00000 п.
0000012687 00000 п.
0000012902 00000 п.
0000012924 00000 п.
0000016027 00000 н.
0000016049 00000 п.
0000018432 00000 п.
0000018595 00000 п.
0000018860 00000 п.
0000019006 00000 п.
0000019362 00000 п.
0000019805 00000 п.
0000020121 00000 п.
0000021128 00000 п.
0000021415 00000 п.
0000021767 00000 п.
0000022145 00000 п.
0000022815 00000 п.
0000023575 00000 п.
0000024233 00000 п.
0000024896 00000 п.
0000025159 00000 п.
0000025604 00000 п.
0000025807 00000 п.
0000026377 00000 п.
0000026987 00000 п.
0000027358 00000 п.
0000027538 00000 п.
0000027679 00000 н.
0000027838 00000 п.
0000028025 00000 п.
0000028068 00000 п.
0000028211 00000 п.
0000028782 00000 п.
0000029016 00000 н.
0000029241 00000 п.
0000029408 00000 п.
0000029601 00000 п.
0000029644 00000 п.
0000030044 00000 п.
0000030766 00000 п.
0000030944 00000 п.
0000031559 00000 п.
0000032009 00000 п.
0000032421 00000 п.
0000032860 00000 п.
0000033464 00000 п.
0000033914 00000 п.
0000034554 00000 п.
0000035241 00000 п.
0000036099 00000 п.
0000037166 00000 п.
0000037659 00000 п.
0000038018 00000 п.
0000038516 00000 п.
0000039104 00000 п.
0000039741 00000 п.
0000040132 00000 п.
0000041174 00000 п.
0000041969 00000 п.
0000042674 00000 п.
0000043150 00000 п.
0000043815 00000 п.
0000044347 00000 п.
0000045053 00000 п.
0000045533 00000 п.
0000046127 00000 п.
0000046522 00000 п.
0000046963 00000 н.
0000047394 00000 п.
0000047936 00000 п.
0000048536 00000 н.
0000049049 00000 н.
0000049570 00000 п.
0000049872 00000 п.
0000050344 00000 п.
0000050754 00000 п.
0000051323 00000 п.
0000052093 00000 п.
0000052561 00000 п.
0000053320 00000 п.
0000053848 00000 п.
0000054284 00000 п.
0000054993 00000 п.
0000055336 00000 п.
0000055619 00000 п.
0000056226 00000 п.
0000056249 00000 п.
0000058377 00000 п.
0000058487 00000 п.
0000059284 00000 п.
0000059504 00000 п.
0000059527 00000 п.
0000062129 00000 п.
0000062152 00000 п.
0000064653 00000 п.
0000066135 00000 п.
0000071920 00000 п.
0000002678 00000 н.
0000003006 00000 п.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

6 0 obj
>
эндобдж
116 0 объект
>
поток
Hb«g` * c«`f8

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

.

Область Состав
Ti Cu Al Si O
7 (ат.%) 66.67 28,88 1,28 0,54 2,63
7 (мас.%) 62,36 35,85 0,67 0,30 0,82 0,82 9,25 2,11 0,40 5,95
8 (мас.%) 83,99 12,53 1,21 0,24 2,03