Кремний как материал

Автор Nixer, 01.06.2005 12:55:49

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Nixer

Мы видим, что на Луне столько же титана и аллюминия, сколько на Марсе железа и на Земле кремния. В связи с этим возникает вопрос:
Скажите пожалуйста, насколько чистый кремний пригоден в качестве
заменителя железа/стали в машиностроении и строительстве?
 
Какими механическими свойствами он обладает в сравнении с другими металлами?
Насколько легко поддается обработке?

Ведь на других планетах, где не найти ни железа, ни титана, кремния всегда достаточно. Разлагая оксид кремния на кремний и кислород, мы получаем прекрасный материал для машин и кислород, которым можно дышать. Вопрос, насколько все-таки кремний прекрасный материал и каковы его недостатки по сравнению с железом?

Бронза является сплавом меди и кремния. Кремний также является компонентом некоторых сортов стали. Есть ли возможность создать полезные сплавы, в которых кремний будет составлять бОльшую часть?

vika vorobyeva

Если я ничего не путаю, бронза - это сплав меди с оловом.

Nixer

Очевидно, есть разные сорта. Еще распространены сплавы кремния с алюминием.

Мой вопрос в том, может ли кремний стать заменой железу на дальних планетах?

Рад приветствовать вас на этом сайте. ;-) На astronomy.ru я пишу под другим ником.

Аполлогет

ЦитироватьКакими механическими свойствами он обладает в сравнении с другими металлами?

Кремний - неметалл. Уже из одного этого очевидно, что свойства его существенно отличны от свойств металлов

Nixer

ЦитироватьКремний - неметалл. Уже из одного этого очевидно, что свойства его существенно отличны от свойств металлов

Только тем, что он является полупроводником? Ну электрические свойства для машиностроения не существенны.

Аполлогет

Большая советская энциклопедия, 1970 год:

Физические и химические свойства. К. образует тёмно-серые с металлическим блеском кристаллы, имеющие кубическую гранецентрированную решётку типа алмаза с периодом а = 5,431

Nixer

ЦитироватьК. хрупкий материал; заметная пластическая деформация начинается при температуре выше 800°C.

Тем не менее, входит в состав подшипниковых и пружинных сталей.
Собственно, речь не идет об использовапнии чистого кремния, а в составе сплавов, в которых кремний бы составлял бОльшую часть.

Кстати, Титан тоже хрупкий.

http://www.metalltorg.ru/analytics/color/?id=196

ЦитироватьНа первые позиции этого сектора мирового рынка металлов быстро выходят развивающиеся страны. Ведущие страны феррокремниевого производства это Китай, Россия, Украина, и Бразилия. Даже в производстве металлического кремния - Китай и Бразилия уверенно обогнали Францию, США и Норвегию.

Выделяется и очень агрессивен на мировом рынке Китай. Динамика роста производства кремния и феррокремния в Китае в последнее время превышает +20% год, а страна в целом уже контролирует более 35% мирового рынка этого металла. Причем, коньюктуру этого рынка Китай не просто отслеживает - он активно на нее влияет.

Аполлогет

Если как составная часть сплавов, тогда возражение, разумеется, снимается

VK

ЦитироватьВедь на других планетах, где не найти ни железа, ни титана, кремния всегда достаточно. Разлагая оксид кремния на кремний и кислород,
Для начала заметим, что там, где много кремния, не обязательно есть ОКСИД кремния.

ЦитироватьЕще распространены сплавы кремния с алюминием.
Например? Никогда не слышал.

ЦитироватьМой вопрос в том, может ли кремний стать заменой железу на дальних планетах?
Однозначно - нет. Хотя бы потому, что кремний - не конструкционный материал, и что-либо из него сделать - проблема еще та.

Nixer

ЦитироватьДля начала заметим, что там, где много кремния, не обязательно есть ОКСИД кремния.

А в каком еще виде там быть кремнию? :-) Кроме как в SiO2 ?
В слитках, чтоли? :-) Песок есть везде :-) Еще силикаты встречаются - соединения кремния с кислородом и другими металлами.

ЦитироватьНапример? Никогда не слышал.

Ты что! Это одно из основных направлений. Алсил, например и т.д. Погугли "сплавы кремния", "silicon alloys".

ЦитироватьОднозначно - нет. Хотя бы потому, что кремний - не конструкционный материал, и что-либо из него сделать - проблема еще та.

А в чем именно проблема?

Бродяга

А что это за планеты, где "Не Найти Железа"? :)

 Вообще, распространённость элементов в коре разных планет Весьма Одинакова, за исключением 1-й и 2-й группы, по понятным причинам. :)
[color=#000000:7a9ea26d56]"В тот день, когда задрожат стерегущие дом, и согнутся мужи силы; и перестанут молоть мелющие, потому что их немного осталось; и помрачатся смотрящие в окно;"[/color]

Татарин

Цитировать
ЦитироватьЕще распространены сплавы кремния с алюминием.
Например? Никогда не слышал.
Силумины это называется. Очень много чего из них делают.

В обычный дюраль кремний, как правило, входит. Хотя это и не назвать сплавом _кремния_ с алюминием... :)

X

Цитировать
Цитировать
ЦитироватьЕще распространены сплавы кремния с алюминием.
Например? Никогда не слышал.
Силумины это называется. Очень много чего из них делают.

В обычный дюраль кремний, как правило, входит. Хотя это и не назвать сплавом _кремния_ с алюминием... :)

Вот, наконец практик ответил...
Для сведения Никсера - силумин - это от бедности такой отстойный материал, главный плюс которого - относительная дешевизна. Он не варится, плохо отливается т.к. при этом "газит" и образует поры в толще отливок и поэтому при обработке дает поверхность с "раковинами". Короче - самый низкосортный из алюминиевых сплавов.
В дюраль входят следовые кол-ва кремния из-за того, что его выплавляют из алюмосиликатов и слишком дорого очищать от кремния полностью....
Пружинная сталь типа 65Г - да, действительно есть такое, но кремния там единицы процентов в лучшем случае, а то и вообще доли процента....  Как известно - пружинные стали свариваются плохо - в местах возможных сварок кремний принудительно "выгорают" и еще и вносят присадки всякие...
Так что...
Из кремния хорошо делать  каменные кресала и транзисторы...

Nixer

ЦитироватьВообще, распространённость элементов в коре разных планет Весьма Одинакова, за исключением 1-й и 2-й группы, по понятным причинам.

Да нет. Марс вон красный оот оксидов железа, а на Луне полно титана и алюминия, не знаю как алюминия, но титана в таких количествах на Зеле точно нет. Да и железа явно меньше, чем на Марсе.

ЦитироватьДля сведения Никсера - силумин - это от бедности такой отстойный материал, главный плюс которого - относительная дешевизна.

Это мы проверим. Но даже если так, можно ли говорить, что это характерно для всех сплавов кремния?

ЦитироватьПружинная сталь типа 65Г - да, действительно есть такое, но кремния там единицы процентов в лучшем случае, а то и вообще доли процента.... Как известно - пружинные стали свариваются плохо - в местах возможных сварок кремний принудительно "выгорают" и еще и вносят присадки всякие...

Вот. Вот это причина. Понятно - сваривается плохо... Значит, нужны другие способы соединения/сварки.

X

На счет утверждения, что на Луне чего-то нет, ничего сказать нельзя. То, что железа мало в поверхностных образцах не означает, что его нет глубже. Искать надо, бурить, копать.. На поверхности Земли тоже не просто найти железо. А кремний следует использовать для тех же целей, что на Земле и не пытаться заменить им металлы. К примеру изготавливать поликристалические покрытия для гибких солнечных батарей, а собраную энергию использовать в производстве на Луне и переправлять по микроволновому лучу на Землю или для разгона аппаратов с ЭРД.

Nixer

ЦитироватьВот, наконец практик ответил...
Для сведения Никсера - силумин - это от бедности такой отстойный материал, главный плюс которого - относительная дешевизна. Он не варится, плохо отливается т.к. при этом "газит" и образует поры в толще отливок и поэтому при обработке дает поверхность с "раковинами". Короче - самый низкосортный из алюминиевых сплавов.

Специально для "практиков":

ЦитироватьОтливки из алюминиевых сплавов

Литейные свойства. Литейные алюминиевые сплавы разделяются на пять групп. Наилучшими литейными свойствами обладают сплавы 1 группы - силумины. Они имеют хорошую жидкотекучесть, небольшую (0.9-1%) линейную усадку, стойки к образованию трещин, достаточно герметичны. Эти сплавы склонны к образованию грубой крупнозернистой эвтектики в структуре отливки и растворению газов.

Сплавы 2 группы - медистые силумины. Эти сплавы обладают достаточно хорошими литейными свойствами и более высокой прочностью, чем силумины, менее склонны к образованию газовой пористости в отливках.

Сплавы 3 - 5 групп имеют худшие литейные свойства - пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку (до 1.3%), склонны к образованию трещин, рыхлот и пористости в отливках. Получение отливок из этих сплавов требует строгого соблюдения технологии режимов, обеспечения хорошего заполнения формы, питания отливок при затвердевании.

Источник:
http://www.refine.com.ru/pageid-2042-2.html

frost_ii

В плане литья силумин, конечно, хороший материал. Но ни на что большее он практически не годиться. Увы.

Agent

Кирпичи делать. Силикатные.

VK

Да, есть такие сплавы - силумины. Только все-таки основа там - алюминий, а кремния - 10-15 процентов, если не ошибаюсь. А вот из чистого кремния что-то строить - ощущение, что будет типа фарфора. Материал твердый, но хрупкий, и НЕТЕХНОЛОГИЧНЫЙ - пилить еще туда-сюда, а вот точить, или сверлить - лично я бы не взялся. А сплавы на ОСНОВЕ кремния - интересно, кто-нибудь этим занимался?

Далее. Хрупкость кремния означает чрезвычайную чувствительность к концентраторам напряжений. Чем это чревато, лекцию читать не буду.

Что касается заявления, что титан тоже хрупкий - извините, хрупкость хрупкости рознь.

Nixer

ЦитироватьДа, есть такие сплавы - силумины. Только все-таки основа там - алюминий, а кремния - 10-15 процентов, если не ошибаюсь.
До 40%

Кстати, относительно того, что добавление кремния ухудшает сварные качества стали, советую "практикам" почитать вот это: http://rusmet.ru/press.php?act=press_show_publication&publication_id=252