Книга Путешествие в Страну элементов - Л. Бобров

источником магния, который природа непрерывно пополняет, служит вода океанов, содержащая, как подсчитано, 1016 тонн этого металла. Каждый кубический метр морской воды в виде солей содержат 3,5 килограмма магния. Если добавить к морской воде Ca(ОН)2, образуется осадок малорастворимых основных хлоридов магния. Из этого осадка действием соляной кислоты извлекают MgCl2, который после высушивания поступает на электролиз. Чтобы расплавленный металл не окислялся, над его поверхностью пропускают водород. Одновременно образуется другой ценный химический продукт — хлор.

Давно прошли времена, когда магний имел очень ограниченное применение (например, в качестве «вспышки» в фотографии). В наше время магний широко используется не только в виде сплавов, но и помогает металлургам получать многие ценные металлы. И если в 1938 году мировое производство магния составляло лишь 22 тысячи тонн (без СССР), то в 1956 году оно выросло до 75 тысяч тонн и продолжает увеличиваться.

В нашей стране за семилетие втрое возрастет производство алюминия. А впереди новые и новые горизонты. На очереди стоит задача найти методы термического получения алюминия прямо из алюмосиликатов. Особенно выгоден этот процесс для приготовления сплавов силуминов (ведь сырье как раз и содержит вместе кремний и алюминий). Трудно называть точные сроки, но рано или поздно человек овладеет методом, который позволит, образно говоря, переплавлять горы в алюминий…

Металл, который не устает

Свойства этого металла не могут не привлечь внимания: он так же легок, как магний, но вдвое более тугоплавок, не корродирует до температуры в 400 градусов, более упруг, чем сталь. Этот металл — бериллий.

Есть у бериллия и качества, по которым у него нет соперников. Прежде всего способность очень хорошо замедлять быстрые нейтроны. Это делает его важным материалом в конструкциях атомных реакторов.

Любопытно и другое свойство бериллия. Звук пробегает в воздухе 330 метров в секунду, в воде — 145 метров в секунду. В бериллии звук побивает все рекорды, пробегая в секунду 12 500 метров. Предметы, изготовленные из бериллия, прекрасно звучат. Интересно, что это свойство приобретают и сплавы меди, содержащие 0,5–1,3 процента бериллия.

Но, разумеется, не звонкость этих сплавов привлекает технику. Гораздо важнее, что добавка 3–4 процентов бериллия к меди делает сплав твердым, упругим, а главное — не знающим усталости, выдерживающим многократные переменные нагрузки. Такие сплавы — бериллиевые бронзы — способны закаливаться и не корродируют.

И еще одна замечательная способность: такие сплавы не искрят. Кому приходилось наблюдать работу точильного камня, тот помнит, какой веер искр разбрасывают стальные предметы при трении о точило. При работе стальные инструменты, ударяясь друг о друга и о камни, тоже дают искры. Обычно на них не обращают внимания. Но есть производства, где искра может вызвать взрыв, и ошибаются те, кто думает, что она опасна лишь на пороховых складах… В шахте, на нефтебазе и даже на мельнице или сахарном заводе — если воздух содержит мелкую пыль, например муки, — существует опасность взрыва. Там инструменты из бериллиевых неискрящих сплавов незаменимы.

А какие перспективы вызывает возможность получения сплавов лития и бериллия! Союз двух легчайших металлов, может быть, приведет к рождению сплавов, не тонущих в воде…

Элемент, оправдывающий свое название

Бывает так: назовут иные родители своего сына Гением, а дочь Идеей, а вырастают из них самые что ни на есть обыкновенные люди, быть может, даже не слишком умные и без особых идей.

Нехорошо? Конечно.

Металл, о котором сейчас пойдет речь, был впервые выделен Берцелиусом в 1824 году и получил ко многому обязывающее имя «Титан».

Мифологические титаны спорили с богами, а один из них, Прометей, как рассказывает мифология, принес людям огонь… Но что дает людям металл титан, достоин ли он своего громкого имени? Если бы об этом зашла речь лет 20 назад, то такой вопрос вызвал бы только улыбку: применялись тогда лишь некоторые соединения титана, да и то далеко не на магистральных направлениях науки и техники. В небольших масштабах использовался титан в качестве легирующего элемента.

Причина такого невнимания достаточно ясна: без этого металла можно было обходиться. В химической промышленности работали нержавеющие стали, свинец и другие «обычные» и давно известные элементы. «Летал» тогда алюминий, алюминиевые и магниевые сплавы.

Но скорость самолета неуклонно росла, а когда она приблизилась к скорости звука, возникли трудности. Чтобы перейти этот «звуковой барьер», нужны были новые материалы — легкие, как алюминий, но гораздо более прочные. Реактивная авиация потребовала металлы, сочетающие легкость с жаростойкостью, нужные для изготовления реактивных двигателей. Жаропрочные материалы техника имела: вольфрамовые, молибденовые, хромовые стали были в достаточном количестве. Но вот легкие…

Тут-то и пришел час титана. Ведь он как раз сочетает высокую точку плавления (1725 градусов) с низким удельным весом (около 4,5). Всего в полтора раза тяжелее алюминия, он прочнее его в шесть раз. Чтобы сравнить прочность титана с прочностью железа и алюминия, скажем, что если для удержания некоторого груза достаточно титановой проволоки сечением в 1 миллиметр, то стальная должна быть в полтора, а алюминиевая — в 2,6 раза толще.

Титан хорошо куется и поддается другим видам обработки. Он обладает замечательной устойчивостью против коррозии. Прежде чем использовать какой-нибудь металл в технике, его буквально «истязают», подвергают жесточайшим испытаниям: разрывают на части, дробят, «варят» в кислотах и щелочах, подвергают чудовищным нагрузкам… Титан успешно прошел «огонь и воду». Пластинка из титана, помещенная в морскую воду, за 10 лет (срок, за который от такой же железной пластинки осталось бы одно воспоминание) совершенно не изменилась. В обычной воде титан корродирует лишь при температурах около 800 градусов. На воздухе титан устойчив до 600 градусов. При дальнейшем нагревании он защищается, образуя пленку окисла. Но при очень высокой температуре металл начинает поглощать газы — кислород, азот — и соединяться с серой и углеродом.

Эта особенность титана является, вообще говоря, его недостатком. Но именно она положила начало использованию титана в металлургии: добавляя титан в сталь, заставили его связывать растворенные в ней газы и тем улучшать ее структуру. Между прочим, мы теперь видим, что почти все новые металлы начинали свою «работу» в технике в союзе с железом и лишь потом выходили на самостоятельный путь…

Итак, при высоких температурах титан поглощает газы. Одновременно он становится тверже, но уменьшается его пластичность.

Великолепны свойства сплавов титана с нашими старыми знакомыми — молибденом, хромом, вольфрамом, ванадием — и с новыми металлами — цирконием, ниобием, танталом. Сплав титана, содержащий 5 процентов хрома и 3