Григорий Николаев - Металл Века
Разработаны десятки широко используемых неметаллических материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью. Среди них вещества неорганического и особенно органического происхождения. Перечислить их все нет никакой возможности, но даже если назвать только некоторые из них, то и тогда вас поразит их обилие: ведь туг будут ситаллы и стекло эмали, диабазовые и метлахские плитки, кислотоупорные эмали и цемент, стеклопластики, текстолит, фаолит, винипласт... Мало? Тогда, пожалуйста, еще: полиэтилены, фторопласты, пентопласт, полиизобутилен, эпоксидные смолы, замазки арзалит, лак бакелитовый, лак перхлорвиниловый... И это далеко не все из уже применяемых веществ, а ведь непрерывно создают еще более современные и совершенные.
Некоторые из неметаллических материалов обладают такой стойкостью, что конкуренции с ними не выдерживают не только титан, но и более коррозионностойкие металлы. Фторопласт-4, к примеру, совершенно не разрушается ни в серной, ни в соляной, ни в азотной кислоте, даже если они сильно нагреты, нипочем ему горячие щелочи и соли. Из органических материалов изготовляют разнообразные изделия. То есть пластики, лаки, смолы также являются конструкционными материалами.
Так что неметаллические материалы —очень серьезные конкуренты металлов. И все же металловеды считают, что металлы всегда будут основными конструкционными материалами техники как бы ни развивалась химия. И думать именно так у них есть серьезные основания. Дело в том, что только металлы под воздействием местной перегрузки деформируются, не разрушаясь (пластически), причем местная пластическая деформация сопровождается как бы одновременным само упрочнением вещества. Неметаллические же материалы под воздействием перегрузки трескаются, а затем разрушаются вследствие присущей им хрупкости.
Правда, среди неметаллов есть вязкие материалы, способные "течь", но их пластическое течение не сопровождается одновременным само упрочнением, а вызывает уменьшение сечения изделия и приводит к возрастанию в нем напряжений. Неметаллы не способны изменить свою форму без потери прочности —вот самое существенное практическое отличие их от металлов. И это различие принципиально неустранимо. Оно не объясняется только лишь недостаточным уровнем развития современной науки.
Как бы ни развивалась наука в будущем, неметаллы, вероятно, не смогут заменить и вытеснить металлы. Почему? Потому что металлы имеют особое строение: внутри кристаллической решетки у них находятся свободные электроны. Наличие свободных, принадлежащих всему кристаллу,
а не определенному атому электронов и обеспечивает металлам способность к пластической деформации и самоупрочнению—наклепу.
Но, быть может, ученым будущего удастся изменить строение неметаллов и те обретут пластичность благодаря появившемся у них свободным электронам? Допустим, что именно так и произойдет. Но ведь тогда это будет не что иное, как превращение неметаллов в металлы! Появятся хоть и искусственные, но все же металлы, потому что наличие в веществах свободных электронов и служит важнейшим показателем именно металлов.
Не будем гадать, какими достоинствами станут обладать эти фантастические искусственные металлы, заменят ли они металлы природные. Лучше задумаемся над тем, что, несмотря на обилие сталей, чугунов, сплавов цветных металлов, количество которых, взятых всех вместе, на сегодняшний день исчисляется десятками тысяч наименований, ни один из металлов ”не устарел” и не выброшен за ненадобностью на свалку истории.
В самом деле, ведь и сейчас с успехом используют все те металлы, которые были известны людям еще при первобытно-общинном строе: и медь, и бронза, и железо, не говоря уж о золоте и серебре. Бурно развивающаяся алюминиевая промышленность нисколько не поколебала пьедестала, на котором стоит железо —важнейший металл современности. Появление магниевых сплавов не упразднило сплавов на основе алюминия. Точно так же и титан не ”отменил” алюминия, железа, магния и любого другого металла, так что если когда-либо и будет создан материал, превосходящий по комплексу своих свойств титан, последнему тоже найдется работа. Тем более, что титан не собирается сдаваться без боя: разрабатываются все более совершенные сплавы на его основе, превосходящие обычные во много раз по стойкости против коррозии, прочности, сопротивлению высоким температурам. Совершенствуются процессы химико-термической обработки поверхности. Так, например, в результате процессов алитирования и алюмосилицирования, при которых поверхность металла насыщается атомами алюминия и кремния, жаростойкость титановых сплавов возрастает настолько, что они выдерживают длительный нагрев при температуре около 1000°С, а кратковременно могут эксплуатироваться даже при 1300°С!
Так что рановато стали поговаривать о ”старости” титана. Этот металл в расцвете сил, у него еще очень много дел и на Земле, и в космосе, и если бы каким-нибудь образом удалось заглянуть в будущее, мы с вами, по всей вероятности, воочию убедились бы в этом. К сожалению, такой возможности нет, путешествовать во времени пока не удается. Впрочем, есть люди, которые тем только и занимаются, что всматриваются в даль времени, пытаясь предугадать будущее, увидеть его своим внутренним взором, а затем рассказать об увиденном остальным. Конечно же, речь идет о писателях-фантастах —профессиональных "разведчиках будущего”. Давайте отправимся в путь вместе с ними.
МНЕНИЕ ПИСАТЕЛЕЙ-ФАНТАСТОВ
Роман известного советского фантаста и учено го-палеонтолога Ивана Ефремова "Туманность Андромеды” получил признание у читателей всего мира. В центре произведения—люди далекого коммунистического будущего, их образ жизни, техника, которая помогает им в преобразовании природы. В этой деятельности металлы играют не последнюю роль и в самых первых рядах — титан.
Один из главных героев романа, Дар Ветер, по собственному желанию получает работу на самом физически трудном поприще деятельности людей того времени—в подводных титановых рудниках, находящихся на западном побережье Южной Америки. Вот что открывается взору героя, когда он прибывает на место своей работы.
"Далеко в море выдавалась искусственная мель, заканчивавшаяся обмытой ударами волн башней. Она стояла у края материкового склона, круто спадавшего в океан на глубину километра. Под башней вниз шла отвесно огромная шахта в виде толстейшей цементной трубы, противостоявшей давлению глубоководья. На дне труба погружалась в вершину подводной горы, состоявшей из почти чистого рутила—оксида титана. Все процессы переработки руды производились внизу, под водой и горами".
Очевидно, по мнению автора "Туманности Андромеды", в далеком будущем запасы титановых руд на поверхности нашей планеты будут полностью использованы и человечество займется залежами, находящимися на большой глубине. Один из таких рудников-заводов и описан в романе советского фантаста.
Дар Ветер становится механиком по проверке и наладке агрегата, в котором ведется первичная обработка руды. Всего на руднике работало восемь человек, в том числе и несколько женщин. Спустя несколько дней Дар Ветер освоился с новой для себя деятельностью и стал настоящим работником титанового предприятия, которое имело собственные ядерные энергетические установки, находящиеся в старых выработках, на большой глубине.
Как и все остальные работники рудника, он удовлетворен результатами своего труда: аккуратно уложенные бруски титана ежедневно отвозятся на специальных плотах. Живет Дар Ветер в оранжевом домике с синевато- серой крышей. В таких оранжевых или ослепительно желтых особняках живет весь персонал предприятия, которое находится вдали от основных магистралей и поселений. Но люди не чувствуют себя заброшенными, живут активной духовной жизнью, не испытывая ни в чем недостатка, и наш герой—тоже. Когда обычная музыка, ежевечерне звучащая в поселке металлургов, уже им не воспринимается, Дар Ветер вызывает из Дома Высшей Музыки свою любимую цветомузыкальную симфонию "фаминор-синий".
Люди почти совершенного будущего не трудятся подолгу на одном и том же месте, чтобы однообразие работы не притупляло ощущения романтической новизны, не снижало энтузиазма, не препятствовало радости, которую доставляет свободный труд. И наш герой трудился на руднике до тех пор, пока тяга к космосу не оказалась сильнее.
В повести выдающегося польского фантаста Станислава Лема "Непобедимый” действие развивается вокруг загадочной гибели экипажа космического корабля "Кондор”. Прилетевшие на неведомую планету люди с корабля "Непобедимый” пытаются разобраться в причинах гибели своих предшественников, знакомясь с их кораблем. По мнению Станислава Лема, обшивка кораблей будущего будет изготовлена из сплава титана с молибденом.
