Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Раз Вы такой большой Знаток металлов , быть может , ответите на вопрос - хорош ли будет мангал из титана ?

Откуда такая экзотика?

А вообще мне кажется материал не самым удачным. Жаростойкость у большинства сплавов титана не очень. Выше 700 градусов довольно быстро корродирует в присутствии кислорода, да и механические свойства при нагревание быстро ухудшаются (что для мангала правда не очень существенно).

[serega2007]

    Спасибо !  Я тоже против . Неизвестно , что еще и в состав входит . Да и раскроить титан болгаркой - мне кажется ,мероприятие сомнительное .
    Вывод - достать  огромную , готовую посудину из нержавейки .
    Ух !!! Спасибо !  Одной проблемой меньше !

[Technecy]

    Спасибо !  Я тоже против . Неизвестно , что еще и в состав входит . Да и раскроить титан болгаркой - мне кажется ,мероприятие сомнительное .
    Вывод - достать  огромную , готовую посудину из нержавейки .
    Ух !!! Спасибо !  Одной проблемой меньше !

Нафига такие сложности.  Обычного кровельного железа толщиной 0.5, ну край 0.7 мм хватит лет на 5 использования. У меня походный мангал из такой вот "фольги" уже лет 5 работает верой и правдой. Вплоть до установки на него 2-х кастрюль на 5 и 3 л и приготовления супа и чая в походных условиях.
Если стационарный мангал, то вам подойдёт нанотехнологичная жаростойкая керамика, а именно... красный кирпич. Не знаю сколько в ём РЗЭ ,но он сразу с дырочками.
Ещё мангал могут заменить камни, или вообще особым образом сложенные брёвна.
Так что тут человечество обойдётся без никеля вообще и титана тем более. 

[L_Pt]

И да. Там металла в слитках готовых к погрузке вообще-то нет. Придётся разместить горно-обогатительный комбинат, завозить оборудования, реактивы и т.д.

Не надо завозить никакие реактивы, достаточно плавки подручного материала и разделение более тяжелой металлической фазы от легкой силикатной. Чем более окисленным будет первоначальный материал, а это характерно для внешней части пояса астероидов (оттуда к нам прилетают углистые хондриты), тем больше содержание никеля в Fe-Ni сплаве. И да, все платиноиды тоже будут переходить в этот сплав.

[L_Pt]

Давайте внимательно посмотрим на конструкционные сплавы алюминия. Алюминий конечно имеется в достатке, вот только в чистом виде он годится только на провода и ложки. Что касается сплавов, то используется несколько систем в которых для легирования используется магний, кремний, марганец, медь, цинк, бериллий, цирконий, титан, РЗЭ и ещё некоторые. При этом чистые системы Al-Mg, Al-Mg-Si, Al-Si имеют весьма посредственные механические свойства, т.е. сравнительно невысокую прочность, а силумины ещё и хрупкие.

Большинство же высокопрочных алюминиевых сплавов в обязательном порядке содержат медь и цинк (последний в несколько меньшей степени). Особых альтернатив здесь им нет. Т.е. известны высокопрочные сплавы алюминия и без них, но там лигатура ещё более своеобразная и редкая (прежде всего скандий, цирконий, бериллий, есть высокопрочные сплавы на системах с иттрием).

Для этих двух металлов по объёму использования это не основные области, но здесь они более чем критичны. Нет их и область применимости алюминия как конструкционного материала сразу резко сжимается.

P.S. С титаном та же картина. Сам титан как-бы квази неисчерпаемый, а вот лигатура к нему...

Вряд ли следует ожидать дефицита таких элементов как кремний, магний, марганец. Да и меди с цинком для лигатуры вполне достаточно, тоже не самые редкие элементы.
С цирконием и, тем более, бериллием конечно похуже, но какие сплавы на их основе незаменимые?

[L_Pt]

Сварил бак для капусты из нержавейки . Обработал сильнейшим окислителем . Растворилась даже вся стекловидная окалина от сварки . А сталь с десятипроцентным содержанием никеля , ну ни чуточки . Вот , так .

Коррозионную стойкость нержавеющей стали придает хром.
Никель повышает механические свойства.

[serega2007]

    Хром первичен . Он для дешовой нержавейки , так сказать . А никель и титан уже для полнейшей химической инерции .  Но спорить не буду , поскольку Всем и так Спасибо !

[AlexAV]

Вряд ли следует ожидать дефицита таких элементов как кремний, магний, марганец.

Ну о кремнии и магнии никто и не говорит, только их одних для получения качественных сплавов мало. А вот меди и цинка на самом деле требуется достаточно много. Меди обычно на уровне 3-6%, цинка где-то также (конечно не значит что оба одновременно в одном и том же сплаве).

Вот для примера состав высокопрочного сплава с повышенной жаростойкостью ВАЛ10:

Медь - 5%
Титан - 0,15-0,3%
Марганец - 0,35 - 0,8%
Кадмий - 0,07 - 0,3%
Остальное алюминий.

Или высокопрочный сплав В93:
Медь - 1%
Цинк - 7%
Магний - 2%
Железо - 0,2 - 0,45%
Остальное - алюминий.

Кстати кларковые числа меди не очень велики. По исчерпанию месторождений из рядовой породы её если и можно будет извлечь, то только в незначительных количествах и по запредельным ценам. Она устойчиво перейдёт в разряд благородных металлов (в части цены).

P.S. Кадмий, висмут, олово тоже достаточно распространённые присадки к алюминию. Служат они правда не столько для повышения механических свойств конечного продукта, сколько для улучшения обрабатываемости сплава.

[serega2007]

      Очень давно сделал кувалду из меди кг в пятнадцать . Глядишь , и пригодится на пиво .

[Technecy]

12   Х 18 Н 10 Т
углерод-0.12%
хром-18%
никель 10%
титана там вообще 3 капли на вагон.
Сталь для баков с дрянью.

Хром - наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.
Никель - сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения.
 Как бы в плане антикорозийной присадки, примерно одинаковы, но конструкционные свойства немного разные. К тому же, стали типа 40Х13 особо хорошими назвать тяжело. Ножики кухонные тока из них точить.

[AlexAV]

Не надо завозить никакие реактивы, достаточно плавки подручного материала и разделение более тяжелой металлической фазы от легкой силикатной.

В получаемой субстанции никеля будет процентов 10. Т.е. если её доставлять без разделения это само по себе увеличит стоимость обратной доставки на порядок (железо - ничего не стоящий балласт). А ХС из пояса астероидов вообще говоря достаточно большой. Даже по гоману и без учёта разницы в наклонениях около 4,5 км/с.

[L_Pt]

В получаемой субстанции никеля будет процентов 10. Т.е. если её доставлять без разделения это само по себе увеличит стоимость обратной доставки на порядок (железо - ничего не стоящий балласт). А ХС из пояса астероидов вообще говоря достаточно большой. Даже по гоману и без учёта разницы в наклонениях около 4,5 км/с.

При выплавке из углистых хондритов никеля в сплаве будет не менее 20%.
Да, много балласта, зато технологические операции там максимально простые.

[Technecy]

Ой не знаю. Вот когда научатся строить корабли как в Dead Space. Тогда может быть космические ископаемые и будут.

[AlexAV]

С цирконием и, тем более, бериллием конечно похуже, но какие сплавы на их основе незаменимые?

Бериллий применяют редко (дорогой и ядовитый) и в довольно гомеопатических количествах. Тем не менее даже в низких концентрациях он резко повышает модуль Юнга сплава, что делает такие сплавы весьма ценными в ряде приложений где применяются тонкостенные конструкции и есть очень жесткие требования на массу (авиация, ракетная техника).

Вот например состав относительно нового сплава для авиационной техники 1933:

Для решения указанной задачи сплав содержит следующие компоненты (мас.%): цинк - 6,35-8,0; бериллий - 0,0001-0,05; магний - 0,5-2,5; медь - 0,8-1,3; железо - 0,06-0,25; кремний - 0,01-0,20; цирконий - 0,07-0,20; марганец - 0,001-0,1; хром - 0,001-0,05; титан - 0,03-0,10 и по крайней мере один элемент из группы щелочноземельных металлов: калий - 0,001-0,01; натрий - 0,0001-0,01; кальций - 0,0001-0,01; алюминий - остальное.

[AlexAV]

Еще какими элементами меня подловите?

Очень интересная проблема - легкоплавкие сплавы. Прежде всего припои. Составы там весьма интересные. Это прежде всего сплавы олова, висмута, индия, ртути, свинца (сплавы щелочных металлов по понятной причине не рассматриваем). Причём в низкотемпературных сплавах присутствие хотя бы одного (а часто двух) из первых трёх металлов обязательно.

Особенно интересны составы низкотемпературных припоев (температура плавления < 200): Bi/Sn/Pb; In/Hg; Sn/In; Sn/Zn/Cd; Sn/Bi; Bi/In

Плюс с легкоплавкими сплавами связана технология флоат-стекло (используется олово). Здесь конечно случай не совсем безальтернативный, всегда можно вернуться к устаревшему методу Фурко. Но шаг от лучшего техпроцесса к худшему будет весьма заметным.

P.S. Для высокотемпературных припоев какая-то альтернатива в виде спекаемых нанопорошков меди вроде есть (на сколько осмысленная пока не совсем понятно). А вот для низкотемпературных - нет.


 

[ВадимZero]

Красная глубоководная глина
http://ru.wikipedia.org/wiki/Красная_глубоководная_глина

В данном типе глины отмечается повышенное содержание металлов: алюминия, железа, марганца, никеля, кобальта, меди, бария; и пониженным содержанием органических веществ. Обычно она содержит около 20 % глинозема, 13 % окислов железа, 7 % карбоната кальция, 3 % карбоната магния, 0,2 % меди, 0,02 % кобальта, 0,08 % никеля, 0,02 % свинца, 0,03 % молибдена и 0,04 % ванадия. На поверхности и в толстых слоях глины широко распространены железомарганцевые конкреции.

В общей сложности, красная глина покрывает дно океана приблизительно на 100 млн км2. В Индийском и Атлантическом океанах красная глина покрывает около четверти всего дна, в Тихом — примерно 35 %. Запасы морских красных глин ориентировочно равны 1015 тонн с содержанием приблизительно 100 млрд тонн меди

То есть меди при текущем потреблении хватит на 6000 лет.

[AlexAV]

То есть меди при текущем потреблении хватит на 6000 лет.

А медь получится золотая или платиновая?

Сырьё крайне неудобоваримое. Во-первых оно размазано тонким слоем по огромной площади. Во вторых его надо поднять с  глубины 4-5 км, затем отвезти за несколько тысяч километров на переработку (а у нас кстати проблема судового топлива по исчерпанию нефти одна из самых сложно решаемых). Далее океанические осадки богаты известняком, это очень осложняет выделение меди (бактериальное выщелачивание идёт при pH = 2-4), а связывать его - весьма большой расход реактивов.

[ВадимZero]

А медь получится золотая или платиновая?

Если не потдаватся идейному пессимизму, то нормальная будет.

[AlexAV]

Красная глубоководная глина
http://ru.wikipedia.org/wiki/Красная_глубоководная_глина

Ссылки на работу 79-го года (где о миллиардах тонн).

Попытался поискать что-то по новее (уже встречал что цифры с того периода сильно отличаются от современных работ). Сразу попалось это.

И там даётся такая таблица состава осадков.



Меди там не 0,2%, а только 0.0059%. Причём в других местах океана если верить следующей таблице отличие не радикальное. Т.е. похоже эти данные были сильно (на несколько порядков) пересмотрены в более низкую сторону.

[Technecy]

А медь получится золотая или платиновая?

Ни та ни другая. Золото и платина будут ещё дороже. Так что баланс, допустим 1 кг золота=100кг меди, останется. А потом лишние нули спилят и всё путём.
Если есть возможность сделать, цена вопроса в долларах, лишь условность. Особенно если валюта не привязана ни к чему. сколько надо, столько и будет стоить.