Магний

Магний. В 1808 г. английский ученый Г. Дэви (1778—1829), изучая белую магнезию, обнаружил, что на катоде при пропускании тока через влажную магнезию выделяется «металл в виде твердого тела белого цвета и с таким же блеском, как и остальные щелочно-земельные металлы». Г. Дэви назвал металл «магниум». Магнием он стал несколько позже—в 1831 г.

Многие десятки лет магний применялся в пиротехнике для праздничных фейерверков, позже — как источник яркого освещения при фотографировании, а во время войн — в осветительных и зажигательных снарядах.

Первый магниевый сплав — электрон — был продемонстрирован в 1909 г. на Международной выставке во Франкфурте-на-Майне. Но лишь в 20-е годы нашего столетия этот сплав начал применяться как конструкционный материал в авиации. Магниевые сплавы в 5 раз легче сплавов на основе железа, в 1,5 раза легче алюминия, они прекрасно сопротивляются вибрационным воздействиям, имеют высокую удельную прочность. Однако они самовозгорались при литье, трудно обрабатывались давлением, имели низкие жесткость и коррозионную стойкость. Поэтому их использование было незначительным — в основном для изготовления корпусов приборов.

И только в 1935 г., когда инженеры и ученые сумели исключить или свести к минимуму перечисленные, действительно серьезные, недостатки, магний получил признание как «летающий» металл (второй после алюминия). В 1935 г. отечественные авиаконструкторы создали самолет «Серго Орджоникидзе», в котором около 200 деталей было изготовлено из сплавов на основе магния.

Как же были устранены характерные для магниевых сплавов недостатки?

Следует заметить, что низкая коррозионная стойкость была характерной для магния, содержащего примеси, в основном железо и остатки хлористых флюсов, которые применялись для исключения воспламенения магния при плавке. Промышленность получила магний высокой чистоты, когда перешла на бесхлористые флюсы. При этом повысилась и коррозионная стойкость магния.

Самовозгорание магниевых сплавов при плавке было почти исключено легированием их незначительным количеством бериллия. А редкоземельные металлы и цирконий, добавляемые по 0,2 и 0,7 %, увеличили соответственно пластичность и прочность. Но для получения таких результатов потребовалось не одно десятилетие.

В 1955 г. в нашей стране был создан первый реактивный пассажирский самолет Ту-104. Конструкторским коллективом, возглавляемым акад. А. Н. Туполевым (1888—1972), были сконструированы первоклассные самолеты: АНТ-4, АНТ-9, АНТ-14, АНТ-20, знаменитый «Максим Горький» и др. На самолетах конструкции А. Н. Туполева выполнено десятки, уникальных. полетов, в том числе перелет В. П. Чкалова и М. М. Громова через Северный полюс в США, и установлено 78 мировых рекордов.

Семейству самолетов «Ту» принадлежит много рекордов по поднятию груза на максимальную высоту, по скорости с различными по массе грузами и др. И определенная заслуга в этом металлов, которые активно помогали человеку. Многие детали выполнены из сплавов на основе магния. Это значительно снизило массу конструкции самолета. Так, например, самолет Ту-104 насчитывает около 1300 деталей из сплавов на основе магния, общая масса которых более 1 т. Самолет Ту-144 имеет общую массу магниевых деталей около 2 т. Это корпуса приборов, приборные доски, корпуса компрессоров, тормозные барабаны, детали сидений, дверей, воздухозаборники.

В ракетостроении «летающий» металл используют для изготовления приборных отсеков обтекателей, элементов жесткости и многочисленных деталей типа кронштейн, уголок, корпус прибора. При замене алюминиевых сплавов на магниевые получают экономию в массе до 40 %.

Автомобилестроение значительно снизило массу автомашин, применяя сплавы магния для картера коробки передач, деталей заднего моста, рулевого привода, корпуса топливных насосов. Так, в автомобиле «Запорожец» более 45 деталей выполнено из магниевых сплавов.

Магниевые сплавы ценны не только своей легкостью. Их теплоемкость почти в 2,5 раза выше, чем у стали, а это означает, что корпус какого-то прибора во время его работы нагревается меньше, чем стальной.

Широко применяется магний в металлургических процессах как восстановитель, например при получении титана, циркония, бериллия, бора, урана и некоторых других элементов.

Сплавы на основе магния значительно улучшают условия труда и быта человека. Они применяются для изготовления корпусов различных переносных агрегатов типа мотопил, отбойных молотков, фото- и киноаппаратуры, биноклей, для деталей мотоциклов, велосипедов, пишущих машинок, спортивных автомобилей. В последние годы появилась мебель с каркасом из магниевых сплавов, стулья, кресла, чемоданы.

Имеется опыт использования магниевых сплавов в производстве тары, контейнеров, хранилищ. Контейнеры такого типа почти в 3 раза легче контейнеров, выполненных из традиционных материалов — дерева и стали.

И еще одна благородная работа есть у магния. Он применяется в качестве протекторной защиты кораблей и различных морских сооружений, в том числе гидротехнических сооружений нефтяных промыслов, городских сетей водоснабжения, нефте- и газопроводов. Лист из магния, соединенный проводником с основной металлической конструкцией, образует гигантский гальванический элемент. Магний, являясь анодом, разрушается, а металл основной конструкции сохраняется.

Широкое применение находят и некоторые соединения магния: нефрит — магниево-кальциевый минерал, из которого первобытный человек изготовлял первые примитивные орудия труда. В средние века он применялся во врачебной практике, а в настоящее время из прозрачного нефрита вытачивают кольца, браслеты, пепельницы, вазочки;

асбест и тальк — магниево-кремниевые минералы. Асбест применяется как теплозащитный материал в теплотехнических сооружениях (шьются асбестовые костюмы для работы с расплавленными металлами); тальк —как наполнитель при производстве пластмасс, бумаги.

По распространенности в земной коре магний уступает только алюминию и железу.

Мировое производство магния в 1980 г. составляло около 150 тыс. т, цена 1 т 1700 р.

Металлы: