Григорий Николаев - Металл Века

• Название: Металл Века
• Автор: Григорий Николаев
• Издательство: Металлургия
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1987

Металлом века заслуженно называют титан. Об истории этого ме­талла, его замечательных свойствах, способах производства, об ис­пользовании его в авиации, космонавтике, химической индустрии, в быту, на транспорте, в медицине, а также о его возможностях и перспективах применения увлекательно рассказано в этой книге.

Первое издание книги того же названия, опубликованное в Днеп­ропетровске (издательство ”Промiнь”) в 1975 г., было отмечено второй премией и Дипломом второй степени на Всесоюзном кон­курсе лучших произведений научно-популярной литературы. Второе издание было выпущено в 1982 г. издательством "Металлургия”.

Предназначена для широкого круга читателей

---

В нашей стране создан гигантский аэробус Ил-86, вмещающий 350 пассажиров.

Но какое отношение имеют размеры, уровень комфорта сверхмощного реактивного великана к теме книги о металле с величественным именем? Самое непосредственное.

На создание каждого такого великана затрачиваются десятки тонн различных титановых сплавов. Около 20 тонн нового конструкционного материала используется только в остове самолета и его турбореактивных двигателях. Каждый аэробус содержит в себе также два с половиной миллиона титановых заклепок, болтов и гаек, что облегчает его на несколько тонн. Именно титан дал аэробусу возможность летать.

В США разрабатывается проект сверхзвукового пассажирского самолета. Однако самые большие оптимисты считают, что американский лайнер ”Боинг-2707” появится в воздухе только лет через восемь после того, как начали совершать регулярные рейсы Ту-144 и "Конкорд”.

Программа создания такого самолета оценивается в 5,5 миллиарда долларов. Американские конструкторы и промышленники утверждают, что ”Боинг-2707”, обладая более высокими техническими характеристиками, будет сверхзвуковым лайнером второго поколения. Предполагают, что он будет брать на борт 300 пассажиров и мчаться со скоростью, в два с половиной раза превышающей скорость звука. ”Боинг-2707” почти целиком должен быть изготовлен из титановых сплавов.

По мнению ведущих авиаконструкторов мира, титан имеет наибольшие перспективы широкого использования в конструкциях как сверхзвуковых, так и дозвуковых самолетов, потому что главным условием обеспечения высокой эффективности летательного аппарата является снижение его массы. С этой задачей титан справляется лучше всех остальных металлов. Необходимо также учесть, что титан — материал еще очень ”молодой”, его сплавы находятся на гораздо более ранней стадии развития, чем алюминиевые, и имеют еще много нераскрытых потенциальных возможностей.

Титан позволяет намного уменьшить массу элементов конструкций, работающих на растяжение и подвергающихся сильному сжатию. Металл широко используют в конструкции крыла, фюзеляжа и даже шасси. В американском самолете ”ДС-7” из титана изготовлено носовое колесо диаметром около метра. Во время испытаний титановое колесо спокойно выдержало 6000 приземлений 100-тонного самолета и без всякого для себя ущерба прокатилось по взлетно-посадочной полосе свыше 2700 километров!

Дополнительного снижения массы достигают благодаря способности титана превосходно свариваться. В связи с этим во многих случаях исключают более металлоемкие методы соединения.

7 августа 1970 года газета ”Правда” опубликовала очерк ”Сердце из титана”. Очерк совершенно не затрагивал медицинских проблем, хотя, если судить только по названию, могло показаться, что речь должна была идти об использовании титана для искусственного сердца. Титан действительно применяют в аппаратах искусственного кровообращения, но в этом очерке слово ”сердце” имело метафорический смысл. Опубликованный материал рассказывал о людях, создавших турбореактивные

двигатели НК-8 и НК-8-4 для пассажирского самолета Ил-62. Среди них были не только конструкторы и инженеры, но и технологи, разработавшие и внедрившие комплекс производственно-технических процессов, которые и обеспечили максимальное применение титановых сплавов в турбореактивных двигателях.

"Можно часами рассказывать о том, как на двигателе Ил-62 впервые в мировой практике широко применили легкие и прочные титановые сплавы. Когда-нибудь об этих "муках" с титаном напишут подробно (совсем неспроста автор очерка обращает наше внимание на трудности работы с "парадоксальным металлом": они действительно нередко кажутся непреодолимыми) . Советские конструкторы и те, кто им помогал, преодолели трудности первыми. Их упорство вознаграждено: по росту ресурса двигатель Ил-62 становится рекордсменом.

. . . Могучее двухконтурное турбореактивное сердце из титана ровно бьется над океанами, легко дышит в тропиках, у экватора, над Гималаями. И работает так, что о нем и о тех, кто его создал, подчас забывают. А они рады. Ведь если сердце отличное, человек не замечает его. Когда пассажиры не вспоминают об авиационном двигателе, — это, пожалуй, лучшая ему оценка".

Так заканчивался очерк в "Правде”. И, полностью соглашаясь с автором в оценке двигателя, нельзя не дать высокую оценку и металлу, из которого изготовлено сердце авиалайнера и без которого этот двигатель было бы невозможно создать, как, впрочем, двигатели ”Антея”, ”Руслана”, ”ИЛа-86” и других самолетов-богатырей.

Глава 2. С НЕБА - НА ЗЕМЛЮ

МАТЕРИАЛ ДЛЯ МОРСКИХ И ЗЕМНЫХ ГЛУБИН

Корреспондент агентства печати ”Новости” сообщил из Нью- Йорка: ”В США создан батискаф ”Алвин”, который позволит экипажу из трех человек опуститься на самые большие глубины Атлантики. ”Алвин” примет участие в совместном американофранцузском глубоководном эксперименте, цель которого — исследование расположенной в 200 милях к югу от Азорских островов подводной долины, где имеются действующие вулканы, гейзеры и часто происходят землетрясения. Французская сторона в эксперименте использует батискаф ”Архимед” и подводный аппарат СП-3000. . ."Батискаф "Алвин” или ”Эл- вин”, как его еще величают, очень хорошо зарекомендовал себя при поиске и исследовании затонувшего знаменитого пассажирского корабля ”Титаник”. Оболочка этого батискафа — титановая.

Спору нет — титан действительно самый перспективный металл для корпусов батисфер, батискафов и других глубоководных аппаратов. Именно в условиях, когда на металл действуют чудовищное давление и вызывающая коррозию средами раскрываются все его лучшие свойства: высочайшая удельная прочность, стойкость против коррозии под действием механических нагрузок. Способность титана ”играючи” переносить сколь угодно длительное воздействие морской воды открывает ему дорогу как материалу для подводных обитаемых научных станций.

Фирма "Дженерал электрик" разрабатывает проект таких экспериментальных жилищ. Предполагается, что они будут размещаться либо на океанском дне, либо вблизи грунта на глубинах до 3700 метров. Основными материалами исследовательских обитаемых станций должны быть пирокерамика, упрочняемые стеклопластики и, конечно же, титановые сплавы, которые уже сейчас нередко используются в качестве высокопрочных тросов для погружения и подъема глубоководных аппаратов.

Титан может сослужить очень хорошую службу и тем исследователям, которые занимаются геофизическими замерами и наблюдениями, плавая на специальных немагнитных судах. На таких кораблях совершенно не должно быть железных, никелевых изделий, деталей из нержавеющих сталей. Вместе с тем, другие материалы, отличающиеся немагнитностью, не могут быть полностью заменены сталями и сплавами на никелевой основе, так как уступают им и по. прочности,и по стойкости против коррозии. Титан же и немагнитен, и в состоянии не просто заменить магнитные материалы, но и обеспечить целый ряд дополнительных преимуществ.

Люди уже спускались в самую глубокую впадину мирового океана, ступали по Луне. Аппараты, созданные человеком, устремляются к самым отдаленным планетам солнечной системы. И все же есть сфера, где наши достижения очень скромны, сфера, куда мы почти совершенно не проникали. Мы знаем, что такое океан, знаем, что такое космическое пространство, но еще мало изучены недра нашей планеты. И не только те, глубинные недра, которые удалены от нас на тысячи километров и образуют загадочное ядро, но даже земную мантию, находящуюся , казалось бы, совсем рядом, в 15—20 километрах от поверхности. Однако как труднодоступна земная глубь! Самая глубокая в мире шахта, находящаяся на африканском континенте, из которой извлекают золото, не достигает и трети расстояния до верхней мантии, да и бурить на такие глубины — целая проблема. Казалось бы, пустяк, какие-то полтора десятка километров . . . Что стоит воздвигнуть мощную буровую вышку и бурить, пока не достигнешь нужной глубины. Но что значит бурить? Это значит высверлить долотом отверстие, все глубже погружая в землю бурильную колонну, свинчиваемую по мере удлинения из новых и новых труб. Можете себе представить, какую массу будет иметь многокилометровая колонна. А ведь держится она только за счет прочности стенок труб, находящихся у земной поверхности, над устьем скважины.

Колонна висит и если ее бесконечно удлинять, то наступит момент, когда она оборвется под собственной тяжестью. И произойдет это значительно раньше, чем будет достигнута верхняя мантия. Вот что препятствует нам поглубже заглянуть в земную твердь. Вы скажете, что можно ведь сделать трубы с гораздо более толстыми стенками, более пробные. Да, можно, но это значительно увеличит их массу, так что таким способом проблему все равно решить нельзя. И все же в различных местах планеты уже приступили к сверхглубокому бурению. В СССР научно-экспериментальные скважины пробуривают на суше, американские исследователи предпочитают достичь земной мантии через дно океана, поскольку земная кора под океаном несколько тоньше. Проект "Верхняя мантия Земли” уже воплощается в жизнь.