Металлы и человек - Михаил Васильев

Платон рассказывает, что древние атланты знали, кроме золота и серебра, еще один драгоценный металл. По краткому описанию его свойств он очень похож на алюминий. Конечно, можно только гадать, как могли люди, культура которых предшествовала критской и египетской, «учителя учителей», по выражению Валерия Брюсова, получать этот металл.

Древний историк Плиний рассказывает еще об одном интересном событии. Почти две тысячи лет назад к римскому императору Тиберию, который родился в 41 году до н. э., а умер в 37 году н. э., пришел неизвестный мастер. Он преподнес императору металлическую чашу, блестевшую, как серебро, и чрезвычайно легкую. Мастер рассказал, что получил этот металл из глинистой земли. Тиберий из боязни, что будут обесценены новым металлом его запасы золота и серебра, отрубил изобретателю голову и разрушил его мастерскую.

Чем еще мог быть этот металл, блестевший, как серебро, чрезвычайно легкий, полученный из глинистой земли, как не алюминием? Впрочем, это всего лишь легенды…

Наш алюминий — дитя электротехники. Без электрического тока он не был бы получен в чистом виде и доныне: ведь калий, натрий и магний, с помощью которых его начали добывать, вытесняя из соединений, сами рождены электрическим током. И во всяком случае только электричество сделало алюминий общедоступным металлом промышленности.

Алюминий — отец авиации. Без алюминия не было бы сверхзвуковых скоростных самолетов и гигантских реактивных лайнеров. Он позволил превратить примитивные деревянные «этажерки» в гигантские стратосферные корабли. И это отнюдь не все из родственных связей, соединяющих алюминий с новейшими отраслями техники.

Алюминий полюбился человеку, не зря так стремительно растет его производство. Сто лет назад на всем земном шаре его годовая выработка измерялась килограммами. В 1897 году было получено уже около 4 тысяч тонн алюминия, в 1913 году — 66 500 тонн. В 1943 году эта цифра поднялась до 1949 тысяч тонн только в одних капиталистических странах. А сегодня добыча алюминия только в капиталистических странах приблизилась к трем миллионам тонн.

Несмотря на то что русские ученые внесли немалый вклад в разработку производства алюминия, промышленное получение его началось в нашей стране только после Великой Октябрьской революции. 27 марта 1929 года были получены первые 8 кг крылатого металла, а уже в августе 1929 года было вынесено решение правительства о строительстве Волховского и Днепровского алюминиевых заводов. В 1932 году вступил в строй первый из них, в 1933 году — второй.

В 1939 году был пущен крупнейший в Европе Уральский алюминиевый завод, но еще в 1937 году Советский Союз занял третье в мире и второе в Европе место по производству алюминия. И с тех пор производство алюминия все возрастает в нашей стране.

«За последние годы все большее значение приобретает алюминий, как металл разностороннего применения в промышленности и в строительстве, — отметил в докладе на XXI съезде КПСС Никита Сергеевич Хрущев. — Поэтому производство алюминия за семилетие предполагается увеличить в 2,8–3 раза. Для такого роста у нас имеется достаточная энергетическая и сырьевая база». У нас есть для этого роста и другое.

Великие преимущества социалистического строя обеспечивают промышленности нашей страны значительно более быстрые темпы развития, чем при капитализме. Великий прыжок к коммунизму, осуществляемый за семилетие нашей страной, прыжок, который зарубежные журналисты называют «семиступенчатой ракетой, запущенной в будущее», позволит нам вплотную приблизиться по всем главным показателям развития народного хозяйства к самой развитой стране капиталистической половины мира — Соединенным Штатам Америки, с тем, чтобы в ближайшие за этим годы и обогнать ее.

Нет сомнения, что и по производству алюминия мы в ближайшее время обгоним США и прочно займем первое место в мире.

Алюминий был первым крылатым металлом. Но он далеко не единственный, имеющий право так называться. Уже пришел в авиационную промышленность магний. Все внимательнее приглядываются инженеры и к другим металлам. Вероятно, им также предстоит разделить с алюминием право сверхзвуковых полетов в ионосфере, честь космических прыжков к другим планетам. Им принадлежит будущее не только авиации, но и астронавтики.

Нет, не бедный родственник!

Алюминий занимает по распространенности в земной коре первое место среди металлов. После кислорода и кремния он является самым распространенным элементом. Земная кора содержит 7,45 процента алюминия. Академик А. Е. Ферсман насчитал около 250 минералов, содержащих алюминий.

Однако никто никогда не нашел на Земле ни одного даже самого крохотного слитка самородного алюминия. Из-за своей большой химической активности он встречается в природе только в виде соединений.

Почему же не окисляется, не сгорает мгновенно, как это происходит, например, с калием, кусочек чистого алюминия, попав на воздух?

Да, он сразу же начинает сгорать, окисляться. Его сверкающая поверхность тускнеет, покрывается матовым налетом. Но на этом и кончается процесс окисления. Образующаяся пленка окиси алюминия обладает большой прочностью. Как броней покрывает она нестойкий металл.

Стойкостью этой пленки и объясняется способность алюминия сопротивляться действию тех или иных агрессивных жидкостей. Концентрированная азотная кислота и органические кислоты бессильны разрушить ее, и поэтому на алюминий они не действуют. Едкие щелочи растворяют защитную пленку, и горе той домашней хозяйке, которая вздумает вскипятить в алюминиевом чайнике щелочь, — чайник придется сдать в утиль.

Технический алюминий, содержащий не более половины процента примесей, плавится при 658 градусах, кипит при 2500 градусах. Почти в двухтысячеградусном диапазоне температур алюминий продолжает оставаться жидким.

Алюминий — легкий металл. Он почти в три раза легче железа. Его удельный вес — 2,7 (удельный вес стали — 7,8).

Алюминий — мягкий металл. Он легко поддается всем видам механической обработки: прокатке, резанию, волочению, ковке и т. д. Он непрочен — предел прочности литого технического алюминия равен 3—12 кг на кв. мм. Уже простая прокатка повышает прочность этого металла. Прокатанный алюминий выдерживает до 18–28 кг на кв. мм. Однако при этом резко снижается пластичность: у литого она равна 18–25, у прокатанного —3–5 процентам.

Вспомним, что предел прочности широко распространенной качественной углеродистой стали, содержащей около 0,3 процента углерода, равен примерно 45–50 кг на кв. мм, а удлинение— 20 процентам.

Даже ливень из кислот не страшен ему!

Алюминий обладает высокой электро- и теплопроводностью. В ряду металлов по этим свойствам он занимает третье место, сразу за медью. У технического алюминия электропроводность, в зависимости от чистоты, составляет примерно 65 процентов от электропроводности меди.

Нет, алюминий не бедный родственник, уступающий своим более счастливым соперникам — железу по прочности, меди по электропроводности. Надо поглубже разобраться в его свойствах.

Не будем говорить о сплавах алюминия, механические свойства которых приближаются к некоторым сортам мягкой стали. Посмотрим свойства простого прокатанного алюминия.

Изготовим из него круглый стержень, равный по длине и весу другому стержню, изготовленному из стали и имеющему в сечении 1 кв. мм. Очевидно, что алюминиевый стержень будет несколько толще стального, но на них пошли одинаковые по весу количества металла. Попробуем их прочность.

Стальной стержень-проволочка разорвется как только усилие превысит 40 кг. Это — прочность хорошей конструкционной углеродистой стали, из которой изготовляют болты, винты, фермы и т. д.

Начинаем разрывать алюминиевый стержень. Подвешиваем к нему 20-килограммовую гирьку — выдерживает. Добавляем еще 20 килограммов. Ого! Этого не выдерживала уже и наша сталь! И только когда вес груза перевалил за 60 кг, лопнул алюминиевый стерженек. Он оказался почти в полтора раза прочнее стального.

Значит, фермы из прокатанного алюминия, равные по прочностям стальным, будут в полтора раза легче. Значит, можно будет реже поставить быки-опоры, длиннее сделать пролеты, если из алюминия построить мост через реку. Значит, можно выше поднять шпиль телевизионной башни, если изготовить ее из алюминия. Значит, большим будет полезный вес состава из одинаковых по прочности со стальными алюминиевых вагонов.

Совсем не бедным родственником, а имеющим важное преимущество соперником оказывается алюминий при таком сравнении со сталью!

Если мы приведем такое же сравнение алюминиевых и медных проводов, мы убедимся, что и здесь алюминиевый провод равного сопротивления току с медным окажется более легким. Реже встанут опоры высоковольтной линии с алюминиевыми проводами, более легким окажется ротор мотора и генератора с алюминиевой обмоткой. И здесь — преимущество алюминия.