Химия в бою

Сто лет назад, в 1869 году, Д. И. Менделеев открыл основной закон химии, получивший название периодического закона: свойства химических элементов зависят от их атомного веса и периодически повторяются через определенные, правильные промежутки. На основании этого закона великий ученый построил систему (таблицу), объединившую в единое целое имеющиеся в природе элементы. И не только те, что были известны тогда науке. Д. И. Менделеев указал в своей периодической таблице места нескольких химических элементов, которые были открыты лишь впоследствии. Периодический закон, таким образом, стал орудием предвидения в науке. Ему обязаны своими успехами современная химия, ядерная физика и атомная энергетика,

Периодическая таблица Менделеева подробно повествует о свойствах химических элементов, их взаимосвязи— в этом ее назначение. Но может она рассказать и кое-что «сверх программы». Например, о последовательных этапах научно-технического прогресса. Ведь еще с начала нашего века лишь небольшая часть элементов, объединенных периодической системой, находила себе полезное применение. А сейчас «работают» почти все. И на каждом новом этапе развития техники, военного дела, когда предъявлялись новые требования к материалам, химики, физики, опираясь на данные о строении вещества, должны были исследовать все новые элементы периодической таблицы и их соединения, чтобы выполнить очередной «заказ».

От железа к алюминию и дальше

В начале нашего века запросы техники удовлетворялись железом, сплавами на его основе, а также медью и некоторыми другими металлами. «Железные» сплавы и сейчас не утратили своей ведущей роли. Их потребление из года в год увеличивается, и до последнего времени мировое производство стали в пять раз превосходит производство всех остальных металлов, вместе взятых. Однако развитие науки и техники требовало материалов с новыми, иными, чем у стали, качествами. Так, авиации нужен был столь же прочный, но куда более легкий металл, чем сталь. Этим качествам отвечал алюминий (порядковый номер в таблице Менделеева — 13) и его сплавы.

Плотность алюминия 2,7 г/см³, он примерно в три раза легче железа и меди. Алюминий обладает также высокой коррозионной стойкостью к воде. Правда, чистый алюминий имеет небольшую прочность — 6–8 кг/мм², поэтому в авиации применяются сплавы алюминия с другими металлами: медью, магнием, кремнием, цинком, марганцем, железом. Термически обработанные соответствующим образом, эти сплавы имеют прочность, сравнимую с прочностью среднелегированной стали, и применяются в качестве конструкционных материалов в авиа- и ракетостроении. Сплав алюминия с цинком, магнием и медью, например, имеет высокую прочность—70–80 кг/мм². Он широко применяется во всем мире на военных и пассажирских самолетах — в основном для той зоны конструкции, где повторные нагрузки практически не опасны. Для обшивки самолетов, которая работает в условиях вибраций и многократных переменных нагрузок, применяется другой алюминиевый сплав: алюминий — медь — магний — кремний.

Часто лопасти винтов вертолетов изготовляют из сплава алюминия с магнием и кремнием. Он может работать в условиях вибрационных нагрузок и обладает очень высокой коррозионной стойкостью.

Легкие конструкционные алюминиевые сплавы широко применяются в ракетной и космической технике. Так, самая мощная в США ракета «Сатурн-5», с помощью которой были запущены космические корабли «Аполлон», сделана из алюминиевого сплава (алюминий — медь — марганец). Огромные баки для горючего и окислителя на ракете также выполнены из этого легкого, прочного, хорошо сваривающегося, коррозионно стойкого сплава. Из алюминиевого сплава изготовляют корпуса боевых межконтинентальных баллистических ракет «Титан-2».

Совсем недавно, отмечала печать, появились сплавы алюминия с медью и литием. Этот высокопрочный, коррозионно стойкий материал сохраняет прочность при нагреве до температуры 150 градусов. Замечательные физико-химические и механические свойства алюминиевых сплавов открыли им широкую дорогу и в других областях военной техники — бронетанковой, инженерной, радиоэлектронной.

Огромные потребности в серебристом металле содействовали тому, что его мировое производство росло бурными темпами: за первые 43 года нашего столетия оно увеличилось примерно в 175 раз, тогда как выпуск меди лишь в пять раз, а чугуна в три раза. Мировое производство алюминиевых сплавов с середины XX века заняло второе место после стали.

И все же… алюминию пришлось в какой-то мере повторить судьбу железа. Пришло время, и элемент номер 13 из таблицы Менделеева уже не смог удовлетворять требования дальнейшего развития авиации. На место «самого лучшего» (до поры до времени, конечно!) материала встает элемент номер 22 — титан.

В чем же тут дело? А вот в чем.