Металлы и человек - Михаил Васильев

История металлургии знает примеры того, как быстрый рост потребности вызывал не менее стремительный рост производства того или иного металла. Такова, например, судьба алюминия, из которого во времена наших прабабушек ювелиры выделывали драгоценнейшие броши, а в наши дни штампуют сотнями тысяч экземпляров раскладные кровати. Но такого стремительного взлета еще не знал ни один металл.

И это при условии, что далеко не все свойства и особенности титана выяснены и приняты на вооружение. Очень многое еще не ясно. В бесчисленных металлургических лабораториях ученые выпытывают сейчас тайны титана. Его рвут на части, гнут, испытывают при высоких и сверхнизких температурах, сплавляют с другими металлами, сваривают, действуют токами высокой частоты и ультразвуком.

Стремятся изучить новичка со всех сторон, как сегодня со всех сторон изучено железо.

Сколько интересного открывается ученым!

Оказывается, что легирование вольфрамом, алюминием, бериллием и бором уменьшает скорость ползучести титана при высокой температуре в 25–40 раз.

Даже незначительные количества азота, кислорода и водорода в титане резко изменяют его свойства — он становится прочнее, но снижаются его пластические свойства.

Наиболее перспективны сплавы титана с алюминием. И т. д. и т. д.

Хвастовство? Нет, уверенность!

Титан — металл с огромным будущим. За это — и его удивительные свойства, и широкая распространенность в природе, и наличие больших залежей руд, содержащих значительные количества титана.

Пока еще сложна и дорога технология его производства. Но и она упрощается с каждым днем, и титан с каждым днем дешевеет. За три года — с 1955 по 1958 — цена титана на мировом рынке упала вдвое.

Дорогу титану — металлу удивительных возможностей!

Работа по совместительству

Мы говорили только о работе титана по его основной специальности— в качестве материала, из которого конструкторы проектируют детали химической аппаратуры, сверхскоростных самолетов, космических ракет. Но титан совсем недавно перешел на эту должность. Прежде у него были другие дела, которые, впрочем, остаются и останутся за ним, каких бы удивительных успехов он ни достиг в других областях. Пусть эти дела скромнее, но и они важны для человека.

Самым первым применением титана было использование его соединения с кислородом для изготовления белой масляной краски. Титановые белила считаются лучшими в мире. Они обладают высокой кроющей способностью и постоянством состава.

Применяют окислы титана для изготовления тугоплавких стекол, люминесцентных светящихся составов, дымообразующих веществ (они применяются отнюдь не только в военном деле, а и, например, при окуривании посадок во время весенних заморозков), катализаторов, работающих при производстве синтетического каучука, и т. д.

Важное значение приобрел и карбид титана — его соединение с углеродом. Это вещество, обладающее высочайшей твердостью, входит в состав многих металлокерамических сплавов.

Нельзя забыть и «служебных» функций титана в металлургии. Используя его величайшую химическую жадность, титан применяют в качестве раскислителя стали. Титан удаляет из раскисляемого металла не только кислород, но попутно и азот: ведь титан жадно соединяется при высоких температурах с этим газом. Вместе с тем присутствие титана в стали улучшает ее качество. Титан, главный металл завтрашнего дня, — тоже один из витаминов главного металла сегодняшнего дня.

Наряду с внедрением титана — конструкционного материала будет расти и применение титана в других разнообразных отраслях техники.

IX. ТОПЛИВО ЯДЕРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Великий Менделеев гениально предвидел изумительные свойства последнего элемента составленной им периодической системы. Он писал:

«Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особо тщательно заниматься урановыми соединениями».

Это было опубликовано в 1872 году. И уже в 1896 году сбылось предвидение русского ученого, ибо в феврале этого года французский физик Анри Беккерель сделал интереснейшее сообщение в Парижской Академии наук.

Вот отрывки из протокола об этом сообщении:

«…фотографическую бромо-серебряную пластинку Люмьера обертывают двумя листами очень плотной черной бумаги… На положенный сверху лист бумаги накладывают какое-либо фосфоресцирующее вещество (бисульфит урана и калия)… При проявлении пластинки на черном фоне появляется силуэт фосфоресцирующего вещества».

Крохотный лучик, засветивший фотопластинку в опыте Анри Беккереля, был первым лучом зари грядущего века атомной энергетики. Но немало труда должны были еще положить ученые, чтобы во всю ширь горизонта засияло зарево этой зари.

Пьер Кюри и Мария Кюри-Складовская были первыми, продвинувшими дальше работы Беккереля. В чудовищно тяжелых условиях получили они первые крупинки казавшегося тогда самым чудесным элементом на свете — радия. Всю жизнь посвятила оставшаяся одна Складовская исследованиям чудесного металла и погибла от болезни, которой только десятилетиями позже придумали имя — «лучевая».

На одной из всемирных выставок демонстрировались страницы из дневника лабораторных записей, которые вела Складовская. Когда к чуть пожелтевшим листкам бумаги подносили трубку Гейгера, прибор начинал трещать, засекая лавины элементарных частиц. Это с тонких пальцев женщины-ученой, перебравших по крупинкам сотни тонн урановой руды, попали сюда пылинки радиоактивных элементов, и доныне сохранивших свою казавшуюся тогда волшебной силу радиации.

И все же уран и радий оставались просто экзотическими казусами природы. Только открытия, сделанные в конце тридцатых годов, поставили реально на повестку дня вопрос о практическом использовании заключенной в ядре атома энергии.

Сегодня уже целый ряд электростанций в разных странах мира работает, используя энергию атомного ядра. Самая первая в мире такая электростанция была построена в нашей стране. В нашей стране спущен на воду и первый в мире атомный ледокол.

С энергией урана связаны великие надежды и великие опасения человечества. Целью всех прогрессивных людей стало поставить эту энергию на службу миру и прогрессу.

Будущее урана — это атомные космические ракеты и самолеты, движущиеся с фантастической скоростью в ионосфере, гигантские суда, обеспеченные одним зарядом «топлива» на десятки лет, и карманные фонари, одной батарейки которых хватает на всю жизнь человека. Будущее урана — это преобразование климата материков планеты, сооружение искусственных островов и уничтожение «лишних» горных хребтов, отепление Арктики и обводнение пустынь.

Вот какие фантастические перспективы сулит этот удивительный металл!

Тезка седьмой планеты

В 1781 году знаменитый английский астроном Вильям Гершель, наблюдая с помощью самодельного телескопа небо, обнаружил светящееся облачко, которое принял сначала за комету. Однако дальнейшие наблюдения убедили ученого, что это не комета, а новая, седьмая планета солнечной системы, родная сестра Земли. Гершель назвал ее по имени бога неба древних греков — Ураном.

Открытие Гершеля произвело огромное впечатление на все круги общества, привлекло всеобщее внимание к безвестному до этого скромному астроному-любителю. Одним из проявлений этого внимания и восхищения и было то, что немецкий химик М. Г. Клапрот в 1789 году назвал именем новой планеты открытый им металл.

Впрочем, Клапрот, как это часто бывало в те времена, получил не чистый уран, а его окисел, «землю». Металлический уран впервые выделил в 1841 году французский химик Э. Пелиго, восстановив его металлическим калием.

Уран оказался не очень интересным по своим механическим и химическим свойствам металлом. Прежде всего он обладает очень большим удельным весом — 19,05 г на куб. см, то есть он почти вдвое тяжелее свинца. Уран сравнительно мягкий металл, легко поддающийся механической обработке. При высоких температурах его можно ковать, волочить, выдавливать. Из него и делают этим способом трубы разного сечения, проволоку, фольгу.

Внешне уран напоминает сталь. Свежеотполированная его поверхность имеет серебристый, чуть голубоватый отблеск. Однако на воздухе она через несколько часов тускнеет. А тонкая пыль урана, распыленная в сухом воздухе, даже самовозгорается. Погруженный в воду, он медленно разлагает ее. Все это говорит о химической активности урана.