Провал недели: обработка висмута

Резюме [Дэвида Кука] ниже описания его опыта работы со слитком висмута является кратким.

«Я потратил выходные на изучение того, почему элементарный висмут обычно не используется для изготовления металлических деталей».

Это справедливая оценка его времени, потраченного на выращивание неприглядных кристаллов висмута, отливку висмутового цилиндра, который треснул, и обработку висмута только для того, чтобы получить очень грубую поверхность. Но даже несмотря на то, что он признает, что эксперимент оказался неудачным, он дает нам захватывающий взгляд на физические свойства элемента.

Висмут — один из тех элементов, мимо которых вы проходите на уроках химии в школе. Он применяется при обработке сплавов и в качестве заменителя свинца, но большинство из нас никогда сознательно не сталкивались с ним в реальном мире. Это один из тяжелых металлов, расположенный ниже сурьмы и справа от свинца в периодической таблице. Любопытные школьники, возможно, слышали, что он, как и вода, при затвердевании расширяется или что он диамагнитен, и большинство из нас, вероятно, видели впечатляющие фотографии его кристаллов, покрытых разноцветными переливающимися оксидами.

Это была хакерская история об этих кристаллах, которая привлекла [Дэвида] к металлу. У него достаточно низкая температура плавления – 271,5 °C – поэтому его можно превратить в жидкость на домашней плите, поэтому, помня о своей семейной гармонии, если он уничтожит любую кухонную технику, он купил дешевое электрическое кольцо на Amazon, чтобы использовать его висмутовый слиток. и принялся за работу.

Его первым открытием было то, что дешевые электрические кольца на открытом воздухе не являются очень эффективными металлургическими печами. Переехав на кухню и рискуя вызвать супружеский гнев, он в конце концов расплавил висмут и снял верхний слой, когда он снова затвердел, чтобы обнажить несколько кристаллов.

К несчастью для него, вместо ярких цветов и огромных кристаллов зрелище, открывшееся ему, было малоблестящим. Мелкие серые кристаллы без переливчатости. Кажется, красивые образцы получаются путем очень медленного охлаждения жидкого висмута с последующим быстрым сливом оставшегося расплавленного металла. Будущие усилия, уверяет он нас, будут включать в себя формы с песчаной изоляцией и тщательный контроль температуры.

Не испугавшись, он продолжил работу со своим запасом висмута и приступил к созданию цилиндра. Первые попытки создать глиняную форму привели к тому, что цилиндры треснули, поэтому в отчаянии он отлил весь металл в алюминиевый противень и разрезал полученный слиток на грубый кусок заготовки для токарной обработки.

Обработав висмут на токарном станке, он столкнулся лицом к лицу с тем, на что он намекал в своем заключении выше: почему обработанные детали из висмута — это не то, с чем вы столкнетесь. Его цилиндр получился с довольно шероховатыми пятнами на поверхности, потому что висмут одновременно кристалличен и хрупок. Он предполагает, что можно было бы добиться улучшений, если бы металл можно было затвердеть с меньшим количеством кристаллов, но очевидно, что элементарный висмут сам по себе не является победителем в решающих ставках.

Мы предлагаем вам взглянуть на рецензию [Дэвида]. Здесь это можно назвать провалом недели, но на самом деле это скорее череда неудачных экспериментов, чем явная катастрофа. В результате получилось интересное и хорошо документированное чтение, из которого, мы уверены, большинство читателей Hackaday что-то извлекут.

Помимо кристаллов висмута, упомянутых выше, мы несколько раз представляли висмут здесь, на Hackaday. В процессе низкотемпературной пайки он использовался в сплаве, и мы даже показали, как кто-то использовал его в другом сплаве для печати с помощью RepRap.

Спасибо [nebk] за подсказку.