СТРОЕНИЕ СПЛАВА
Металлургам очень важно знать скорость диффузии различных атомов в сплавах, так как сплав меняет свои свойства, если составляющие его атомы изменяют взаимное расположение.
Что такое обыкновенная сталь? Это сплав железа с углеродом. Небольшая примесь углерода делает железо твёрдым. Атомы железа и углерода в стали располагаются в определённом порядке.
Если приготовить закалённую сталь, содержащую радиоактивный углерод, и гладкую поверхность куска стали приложить к фотопластинке, завёрнутой в чёрную бумагу, то на пластинке получится изображение куска. Излучение радиоуглерода вызывает почернение пластинки, и поэтому места вкрапления радиоуглерода будут отмечены более тёмными пятнами.
Теперь отпустим сталь, то-есть нагреем её, а затем медленно охладим. От этого она станет более мягкой. Повторим радиографирование. Новый снимок покажет уже иное расположение атомов радиоактивного углерода в куске.
Атомы углерода перемещаются в куске стали и с течением времени. Сталь, как говорят, стареет, её прочность изменяется.
За перемещением атомов в сплавах можно легко проследить с помощью меченых атомов. Эти исследования очень важны для всех отраслей промышленности, использующих сплавы.
Сплавы — тела кристаллические. От величины отдельных кристаллов и их расположения зависят многие свойства сплавов. Как же выявить строение сплава? Как определить величину кристаллов? Для этого применяют различные способы. Один из них заключается в следующем. Гладко отшлифован, ную поверхность сплава подвергают действию кислоты, травят. Зелота по-разному действует на различные части сплава. После травления поверхность сплава рассматривают в микроскоп и устанавливают размеры отдельных кристаллов.
Меченые атомы также позволяют определить структуру сплава. Кроме того, они позволяют установить, какие кристаллы выделяются из расплавленной массы первыми. Опыт производится таким образом. Кусок стали помещается в закрытом сосуде над радиоактивным элементом радиоторием. Радиоторий после ряда превращений образует атомы тория В с периодом полураспада 10,6 часа. Атомы тория В осаждаются на поверхности стали.
Подготовленный таким образом кусок стали расплавляют, а затем расплаву дают остыть. В жидком расплаве начинается образование кристаллов. Торий В выделяется из расплава только к концу затвердевания слитка и располагается по границам кристаллов или в примесях. Поверхность металла шлифуют и прикладывают к фотопластинке, которая чернеет в тех местах, где расположен торий В.
Точно так же можно исследовать строение самых разнообразных сплавов, выявив расположение и величиву отдельных кристаллов при радиографировании.
Химики умеют определять состав вещества, узнают, какие элементы и в каком количестве содержатся в исследуемом веществе. Определение качественного и количественного состава веществ при их промышленном производстве весьма важно. Не зная, насколько химически чист полученный продукт, нельзя говорить о его пригодности для тех или иных целей.
В промышленности часто приходится вести анализ сплава, содержащего золото, платину и иридий. Однако работа по разделению этих трёх металлов друг от друга очень сложна.
Для проверки одного из способов разделения металлов химики приготовляли смесь, содержащую заранее известные количества золота, платины и иридия, а затем производили их разделение. Оказалось, что вес выделенного золота был выше взятого, а вес иридия и платины ниже. Казалось, что при разделении золото загрязняется иридием и платиной, а иридий и платина выделяются чистые.
Так ли это? Нет, не так,—говорят меченые атомы. Если к смеси трёх металлов прибавить атомы радиоактивного золота, а затем их разделить, то в иридии и платине оказывается радиоактивное золото. Это легко определить счётчиком Г ейгера-Мюллера.
С помощью меченых атомов химики проверили многие способы химического анализа и методы промышленного разделения веществ.
Много исследований в этой области проведено академиком В. Г. Хлопиным с сотрудниками.
