«Металлы в архитектуре города: монумент «Покорителям космоса»



Скачать 83.05 Kb.
Дата09.11.2016
Размер83.05 Kb.
Дополнительный материал для учащихся

по теме «Металлы в архитектуре города:

монумент «Покорителям космоса»

  1. История создания монумента.

Открыт в 1964 г. Архитекторы М.О. Барщ, А.Н. Колчин, скульптор А.П. Файдыш-Крандиевский. В марте 1958 года, через несколько месяцев после запуска первого искусственного спутника Земли, был объявлен конкурс на лучший проект обелиска в честь открытия космической эры человечества. Из более 350 предложений был выбран проект скульптора А. П. Файдыш-Крандиевского, архитекторов А. Н. Колчина и М. О. Барща. Торжественное открытие монумента состоялось 4 октября 1964 года, в седьмую годовщину запуска первого спутника. Главная часть монумента — облицованный титановыми панелями обелиск высотой 107 метров, изображающий шлейф, оставляемый за собой ракетой, находящейся на вершине обелиска. В стилобате монумента в 1981 году был открыт Мемориальный музей космонавтики.

В 2006 году главный архитектор Москвы А. В. Кузьмин сообщил, что вблизи монумента «Покорителям космоса» будет сооружена круглая площадь с архитектурным изображением планет Солнечной системы и памятником конструктору Сергею Королёву. В конце 2008 года указанная площадь и памятник уже существовали и вошли в состав обновлённой Аллеи Космонавтов. Высота монумента – 100 м, вес – 250 т. История его создания началась с запуска 4 октября 1957 г. первого искусственного спутника Земли. Работы по строительству начались сразу же, как был определен победитель – в марте 1960 г. В истории появления памятника в нынешнем виде и на нынешнем месте велика роль Сергея Павловича Королёва. Именно по его предложению памятник «Покорителям космоса» в окончательном варианте был облицован «космическим» титаном. Высота его выросла в два раза (окончательная - 107 метров) и местом возведения был выбран пустырь между метро ВДНХ и Главным входом ВДНХ СССР. Образ монумента стал известен в качестве символа достижений советской страны в космонавтике задолго до своего официального открытия. И именно Королёву принадлежит идея создания музея космонавтики в цоколе памятника. Вместе с обелиском родился на свет и новый тип строительной конструкции - наклонная башня. История хранит в своих скрижалях лишь одно подобное сооружение - знаменитую "Падающую башню".



Пизанская башня

Город Пиза известен на весь мир в первую очередь благодаря своей кампаниле (колокольне), получившей прозвище Падающая башня. Она является частью архитектурного ансамбля «Площади чудес», который состоит из собора, крестильни и кладбища Кампо-Санто. Вот уже более 800 лет Пизанская колокольня сильно наклонена в сторону и как бы «падает». Строительство башни, начатое в 1173 году, велось почти 200 лет (включая длинные перерывы из-за войн) и окончилось в 1360 году. Автор проект неизвестен, но существует версия, что первым архитектором был Бонанно Пизано, который построил первые три этажа башни. Раньше считалось, что наклон башни — это часть замысла зодчего, но, по мнению современных учёных, проект башни был изначально ошибочен. После возведения третьего колоннадного кольца (1178 год) мягкая почва начала оседать и размываться, вызвав просадку несоразмерно маленького 3-х-метрового фундамента, и Пизанская башня опасно накренилась. Башня имеет 294 ступеньки. Высота башни составляет 55,86 м от земли на самой низкой стороне и 56,7 м на самой высокой стороне. Диаметр основания — 15,54 м. Толщина наружных стен уменьшается от основания к вершине (у основания — 4,9 м, на высоте галерей — 2,48 м). Её масса оценивается в 14 453 т. Текущий наклон составляет 3° 54'.



  1. История открытия элемента титана.

До 1795 г. элемент №22 назывался «менакином». Так назвал его в 1791 г. английский химик и минералог Уильям Грегор, открывший новый элемент в минерале менаканите (не ищите это название в современных минералогических справочниках – менаканит тоже переименован, сейчас он называется ильменитом).

Спустя четыре года после открытия Грегора немецкий химик Мартин Клапрот обнаружил новый химический элемент в другом минерале – рутиле – и в честь царицы эльфов Титании (германская мифология) назвал его титаном.

По другой версии название элемента происходит от титанов, могучих сыновей богини земли – Геи (греческая мифология).

В 1797 г. выяснилось, что Грегор и Клапрот открыли один и тот же элемент, и хотя Грегор сделал это раньше, за новым элементом утвердилось имя, данное ему Клапротом. Но ни Грегору, ни Клапроту не удалось получить элементарный титан. Выделенный ими белый кристаллический порошок был оксидом титана ТiO2. Восстановить этот оксид, выделить из него чистый металл долгое время не удавалось никому из химиков.

В 1823 г. английский ученый У. Волластон сообщил, что кристаллы, обнаруженные им в металлургических шлаках завода «Мертир-Тидвиль», – не что иное, как чистый титан. А спустя 33 года известный немецкий химик Ф. Вёлер доказал, что и эти кристаллы были опять-таки соединением титана, на этот раз – металлоподобным карбонитридом.

Много лет считалось, что металлический титан впервые был получен Берцелиусом в 1825 году при восстановлении фторидатитаната калия металлическим натрием. Однако сегодня, сравнивая свойства титана и продукта, полученного Берцелиусом, можно утверждать, что президент Шведской академии наук ошибался, ибо чистый титан быстро растворяется в плавиковой кислоте (в отличие от многих других кислот), а металлический титан Берцелиуса успешно сопротивлялся ее действию.

В действительности титан был впервые получен лишь в 1875 г. русским ученым Д.К. Кирилловым. Результаты этой работы опубликованы в его брошюре «Исследования над титаном». Но работа малоизвестного русского ученого осталась незамеченной. Еще через 12 лет довольно чистый продукт – около 95% титана – получили соотечественники Берцелиуса, известные химики Л. Нильсон и О. Петерсон, восстанавливавшие тетрахлорид титана металлическим натрием в стальной герметической бомбе.

В 1895 г. французский химик А. Муассан, восстанавливая оксид титана углеродом в дуговой печи и подвергая полученный материал двукратному рафинированию, получил титан, содержавший всего 2% примесей, в основном углерода. Наконец, в 1910 г. американский химик М. Хантер, усовершенствовав способ Нильсона и Петерсона, сумел получить несколько граммов титана чистотой около 99%. Именно поэтому в большинстве книг приоритет получения металлического титана приписывается Хантеру, а не Кириллову, Нильсону или Муассану. Однако ни Хантер, ни его современники не предсказывали титану большого будущего. Всего несколько десятых процента примесей содержалось в металле, но эти примеси делали титан хрупким, непрочным, непригодным к механической обработке. Поэтому некоторые соединения титана нашли применение раньше, чем сам металл. Тетрахлорид титана, например, широко использовали в первую мировую войну для создания дымовых завес.



  1. Строение атома титана.

Химический элемент титан — Ti (лат. Titanium) — имеет порядковый номер 22. Нейтральный атом его состоит из ядра, заряд которого равен двадцати двум единицам положительного электричества, и находящихся вне ядра двадцати двух электронов. Таким образом, ядра атомов титана содержат по 22 протона, а нейтронов — от 20 до 32.

Электронная оболочка атома титана состоит из четырех слоев, которым соответствуют энергетические уровни К, L, М, N, характеризующиеся главными квантовыми числами 1, 2, 3 и 4. Природный титан состоит из смеси пяти стабильных изотопов: 46Ti (7,95%), 47Ti (7,75%), 48Ti (73,45%), 49Ti (5,51%), 50Ti (5,34%). Известны искусственные радиоактивные изотопы 45Ti (T½ = 3,09 ч), 51Ti (Т½ = 5,79 мин) и другие.



4. Распространение Титана в природе.

Титан - один из распространенных элементов, среднее содержание его в земной коре (кларк) составляет 0,57% по массе (среди конструкционных металлов по распространенности занимает 4-е место, уступая железу, алюминию и магнию). Больше всего титана в основных породах так называемых "базальтовой оболочки" (0,9%), меньше в породах "гранитной оболочки" (0,23%) и еще меньше в ультраосновных породах (0,03%) и др. К горным породам, обогащенным титаном, относятся пегматиты основных пород, щелочные породы, сиениты и связанные с ними пегматиты и другие. Известно 67 минералов титана, в основном магматического происхождения; важнейшие - рутил и ильменит.



  1. Титановые сплавы.

Титан в виде сплавов является важнейшим конструкционным материалом в авиа- и ракетостроении, в кораблестроении. Металл применяется в: химической промышленности (реакторы, трубопроводы, насосы, трубопроводная арматура), военной промышленности (бронежилеты, броня и противопожарные перегородки в авиации, корпуса подводных лодок), промышленных процессах (опреснительных установках, процессах целлюлозы и бумаги), автомобильной промышленности, сельскохозяйственной промышленности, пищевой промышленности, украшениях для пирсинга, медицинской промышленности (протезы, остеопротезы), стоматологических и эндодонтических инструментах, зубных имплантатах, спортивных товарах, ювелирных изделиях, мобильных телефонах, лёгких сплавах и т. д.

Титановое литье выполняют в вакуумных печах в графитовые формы. Также используется вакуумное литье по выплавляемым моделям. Из-за технологических трудностей, в художественном литье используется ограниченно. Первой в мировой практике монументальной литой скульптурой из титана является памятник Юрию Гагарину на площади его имени в Москве.

Титан является легирующей добавкой во многих легированных сталях и большинстве специальных сплавов.

Нитинол (никель-титан) — сплав, обладающий памятью формы, применяемый в медицине и технике.

Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что в свою очередь определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов.

Титан является одним из наиболее распространённых геттерных материалов, используемых в высоковакуумных насосах.

Титановые сплавы маркируют буквами ВТ или ОТ и порядковым номером. По технологическому назначению их делят на деформируемые и литейные, а по прочности — на три группы:


  1. ВТ1, ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ1-1, ОТ4-0 (300 — 700 МПа);

  2. ВТ3-1, ОТ4, ВТ5, ВТ5-1 (700 — 1000 МПа);

  3. ВТ6, ВТ14, ВТ15 (более 1000 МПа после закалки и старения).

Например, сплавы с гадолинием (ВТ38, ВТ23-1, ВТ43-1, ВТ19-1), обладают повышенной прочностью, жаропрочностью и жаростойкостью. Сплавы ВТ23, ВТ23К, ВТ23М, ВТ43 имеют универсальное назначение и обладают хорошей свариваемостью.

Также можно провести классификацию титановых сплавов по составу легирующих элементов:



  1. Сплавы с α-структурой - ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ОТ4-0, ОТ4-1. Эта группа сплавов отличается хорошей свариваемостью и термической стабильностью, т.е. отсутствием увеличения хрупкости при совместном длительном воздействии высоких температур и напряжений.

  2. Сплавы с (α+β)-структурой - сплавы ВТ14, ВТ9, ВТ8, ВТ6, ВТ6С, ВТ3-1, ВТ22, ВТ23. Благодаря более пластичной β-фазе эти сплавы более технологичны и лучше обрабатываются давлением, чем α-сплавы.

  3. Сплавы с β-структурой. Некоторые опытные ВТ15, ТС6 с высоким содержанием хрома и молибдена. Эти сплавы сочетают хорошую технологическую пластичность с очень высокой прочностью и хорошей свариваемостью.

4. Получение титана.

Титан был открыт около двух веков назад, но его массовое производство было начато лишь в сороковых годах прошлого века. Нельзя сказать, что теперь титан производят в рекордных количествах. И это связано с высокой стоимостью работ по его изготовлению. В природе элементы и минералы с содержанием титана есть практически везде, к таким породам относятся: титаномагнетит FeTiO3nFe3O4, ильменит FeTiO3, сфен CaTiSiO5 и рутил TiO2, в том числе их добыча активно идет и в восточной части России. Ильменит содержит около 50 процентов титановой руды, титаномагнетит всего 10 процентов. Увеличивает стоимость руды и металла необходимость применения дорогостоящего оборудования, которое переплавляет руду в особом безвоздушном пространстве. Несмотря на высокую стоимость, применение титана широко распространено и лишь немного уступает железу, алюминию и магнию. Существуют разные способы получения титана, все они вполне эффективны и применяются на практике.

1. Магнийтермический процесс получение титана: сначала происходит добыча руд с содержанием титана, который перерабатывают в диоксид, а затем подвергают его хлорированию при очень высоких температурах медленными темпами. Для ускорения темпов хлорирования процесс проводят в углеродной среде, получается следующая реакция:

TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO2

Затем полученный хлорид титана необходимо восстановить магнием для начала реакции:

TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2



Полученный элемент, восстановленный магнием, нагревают при высокой температуре в вакуумном оборудовании. В таких условиях происходит испарение магния и хлорида магния, остается титан с большим количеством пор и пустот. Для получения качественного титана достаточно переплавить губчатый титан.

2. Электролизный метод. Диоксид или хлорид титана подвергают воздействию высокой силы тока и происходит его разложение.


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница