Рассказы о металлах
Шрифт:
«В чем же причина неудач?» - ломали голову саксонцы. Наконец, кого-то из них осенило: конечно же, все это происки Ника - злого духа гор, который прочно «окопался» в бесовском камне и не желает отдавать ни единой унции меди из своих «сбережений».
Возможно, ученым мужам средневековья удалось в дальнейшем научно обосновать эту смелую гипотезу. Во всяком случае, попыток получить из красноватого минерала медь больше уже не предпринимали. А чтобы и впредь никто не соблазнился этой пустой затеей, минерал решено было назвать «медным дьяволом».
Кронстедт, вероятно, не был суеверным.
Не убоявшись «дьявола», он сумел все-таки получить из купферникеля металл, но не медь, а какой-то новый элемент, который он и нарек никелем.
Прошло
В 1865 году крупные месторождения никелевых руд были обнаружены в Новой Каледонии. Начальником горного департамента этой французской колонии незадолго до описываемых событий был назначен Жюль Гарнье, обладавший исключительной энергией и глубокими знаниями. Он тотчас развил бурную деятельность, надеясь найти на острове полезные ископаемые. Вскоре его поиски увенчались успехом: недра острова оказались богатыми никелем. В честь энергичного француза новокаледонский никельсодержащий минерал назвали гарниеритом.
Спустя почти два десятилетия в Канаде при прокладке Тихоокеанской железной дороги рабочие натолкнулись на громадные залежи медноникелевых руд.
Эти два открытия послужили мощным толчком к освоению промышленной добычи никеля. Приблизительно в те же годы было открыто и важное свойство этого элемента - улучшать качество стали. Правда, еще в 1820 году знаменитый английский ученый Майкл Фарадей провел несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель, но тогда они не смогли заинтересовать металлургов.
В конце прошлого века Обуховский завод (в Петербурге) получил ответственное задание военно-морского ведомства - освоить производство высококачественной корабельной брони. К этому времени флот Англии и Франции уже был «одет» в новую броню из никелевой стали, получившей высокую оценку специалистов.
Созданием новой отечественной брони занялся замечательный русский металлург и металловед А. А. Ржешотарский. Напряженная работа вскоре была успешно завершена. Обуховский завод начал выпускать отличную десятидюймовую броню из никелевой стали. Эта броня по качеству не уступала зарубежной, но Ржешотарский решил пойти дальше. Вскоре он разработал новую технологию получения брони: поверхностный слой металла начали подвергать цементации - насыщать ее углеродом. Таким путем удалось получить броню исключительной прочности и вязкости с повышенной твердостью поверхностного слоя. С ней уже было трудно конкурировать даже броневым плитам французского концерна «Шнейдер-Крезо», продукция которого до появления брони Ржешотарского считалась эталоном.
Военно-морское ведомство наградило талантливого инженера золотой медалью, а по его технологии начали выпускать броню и на других заводах.
В наши дни никелевую сталь используют в мирных целях. Из нее изготовляют хирургические инструменты, детали химической аппаратуры, предметы домашнего обихода.
Кто не знает великолепную скульптуру В. И. Мухиной «Рабочий и колхозница»? Величественный 24-метровый монумент, который украшал Советский павильон на Международной выставке в Париже, был выполнен из нержавеющей стали, содержащей около 10% никеля. Сегодня она величественно возвышается у входа на Выставку достижений народного хозяйства в Москве.
Не менее важное «занятие» никеля - создание разнообразных сплавов с другими металлами. Еще в начале XIX века металлургов и химиков охватила «эпидемия» поисков нового сплава, способного полностью заменить серебро для изготовления посуды и столовых приборов. В роли «вируса» выступила солидная премия, обещанная тому счастливцу, который сможет создать такой сплав. Вот тогда-то и вспомнили о древнем китайском сплаве. Почти одновременно различным ученым, взявшим за основу состав пакфонга, удалось получить медноникелевые сплавы, весьма сходные с серебром. Один из сплавов был назван
Никелевые сплавы быстро завоевали популярность и вошли в обиход. Однако в 1916 году на долю одного из них - нейзильбера - выпали крупные «неприятности». Австрийский император Франц-Иосиф, пользовавшийся сервизом из этого сплава, внезапно заболел и умер. Отчего? Подозрение пало на «новое серебро» - на посуду из него был наложен запрет. Тщательные исследования позволили полностью реабилитировать ни в чем не повинный сплав. А умер император не так уж и неожиданно: ему было отроду «всего-навсего» 86 лет.
Для сплавов никеля находились все новые и новые дела. Вр время первой мировой войны наблюдались случаи, когда боевые корабли, не принимавшие участия в баталиях, тем не менее вынуждены были на длительный срок становиться в док для ремонта. Причиной выхода кораблей из строя была «диверсионная» деятельность морской воды, которая буквально съедала медноцинковые трубки конденсаторов корабельных котлов. Пришлось срочно искать более подходящий материал для злополучных трубок.
Пока ученые занимались поисками, война успела кончиться, но вопрос не был снят с повестки дня. Лишь в 1926 году удалось создать медноникелевый сплав, которому не была противопоказана морская служба. Спустя три года все французские корабли, а затем и флоты других держав обзавелись новыми конденсаторными трубками. Теперь моряки могли быть твердо уверены, что злополучные трубки уже не подведут их в трудную минуту.
Сейчас число никелевых сплавов, находящих широкое применение в технике, в быту, в ювелирном деле, превысило 3000!
Монель-металл, например, успешно трудится в химическом машиностроении, в судостроении. Нихромовые спирали используют в нагревательных приборах, в электропечах сопротивления. Нейзильбер принимает участие в конструировании различных приборов и аппаратов. В точной механике для изготовления калибров и эталонов применяют инвар - сплав с очень малым коэффициентом расширения: при нагреве от 0 до 40°С его объем увеличивается всего на одну миллионную долю по сравнению с первоначальным. Платинит служит заменителем дорогостоящей платины в тех случаях, когда нужно впаять металл в стекло (шприцы, электролампы и т. п.). Упругий сплав элинвар - отличный материал для пружин, в частности часовых. Высокими магнитными свойствами обладают такие сплавы, как мишима, альнико, альни. Пермаллой после специальной термомеханической обработки приобретает необычайно большую магнитную проницаемость, легко намагничивается и размагничивается даже в слабых полях. Этот сплав находит применение в телефонии и радиотехнике. Для изготовления термопар используют хромель и алюмель. Из сплава на основе никеля (до 75%) выполнены турбинные лопатки воздушного лайнера «Ту-104».
Несколько лет назад ученые создали новый сплав - никоси, названный так по первым слогам входящих в него компонентов: 94% никеля, 4% кобальта и 2% кремния («силиция»). Испытания показали, что никоси поможет создать мощные источники ультразвука.
Но, пожалуй, наибольший интерес в научном и промышленном мире вызвал сплав никеля (55%) с титаном - нитинол. Он был создан в одной из лабораторий США еще в начале 60-х годов, но свой «талант» раскрыл не сразу. Достаточно легкий, прочный и пластичный, коррозионностойкий, он считался неплохим сплавом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность - «помнить» свое прошлое. Произошло это во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150°С и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели (до 95°С): на глазах изумленных исследователей она превратилась в ...спираль.