Сергей Венецкий - Рассказы о металлах [4-е изд.]

В конце 60-х годов советские ученые создали новый акустический сплав — никоей, названный так по первым слогам входящих в него компонентов: 94 % никеля, 4 % кобальта и 2 % кремния (по-латински — силициум). Для сплава характерен так называемый магнитострикционный эффект: под действием переменного электромагнитного поля стержень из никоей непрерывно сжимается и растягивается, становясь источником акустических колебаний. Долгое время в магнитострикционных генераторах эту роль исполнял сам никель, но новый сплав чуть ли не в полтора раза лучше преобразует электромагнитную энергию в звуковую, чем чистый металл. Никоей сразу же громко заявил о себе, приняв участие в создании мощных источников ультразвука.

А недавно в нашей стране был разработан другой удивительный сплав — хровангал. Его основу составляет никель в сочетании с хромом, ванадием и галлием. Из грамма такого сплава можно получить целый километр тончайшей, как паутина, проволоки. Но главное достоинство сплава не в этом: электрическое сопротивление проволоки из хровангала в диапазоне температур от —60 до 200 °C изменяется не более чем на тысячную долю процента, т. е. остается практически постоянным. Благодаря этому свойству новый сплав оказался поистине бесценным для различных эталонов, для многих приборов и устройств.

Необычный композиционный материал с красивым названием "алмазный сплав" создан американскими учеными: основа этого износостойкого композита содержит до 30 % пылевидных синтетических алмазов. Трущиеся детали станков и машин, покрытые слоем нового материала, служат примерно в шесть раз дольше обычных.

Но, пожалуй, наибольший интерес в научном и промышленном мире вызвал сплав никеля (55 %) с титаном — нитинол. Он был создан в одной из лабораторий США еще в начале 60-х годов, но свой талант раскрыл не сразу. Достаточно легкий, прочный и пластичный, коррозионностойкий, он считался неплохим сплавом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность — "помнить" свое прошлое. Произошло это во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150 °C и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели (до 95 °C): на глазах изумленных исследователей она превратилась в … спираль.

Эксперимент ставили снова и снова, придавая металлу все более сложные формы, но он продолжал демонстрировать блестящую "память", невозмутимо принимая свой первоначальный облик. Проволоку, например, согнули таким образом, что она образовала слово "нитинол", затем нагрели, охладили и деформировали до неузнаваемости, но стоило пропустить через эту проволочную путаницу сильный электрический импульс, мгновенно разогревший ее, и взорам ученых вновь предстало название сплава.

Конструкторы уже нашли для нитинола множество областей применения. Из него можно изготовлять, например, заклепки для соединения таких конструкций, к которым можно подобраться лишь с одной стороны. Металлу при этом предлагают "запомнить" форму обычной заклепки, а потом рабочий конец ее превращают в круглый стержень, который и вставляют в отверстие при низкой температуре. Теперь нужно слегка подогреть головку заклепки, и она тут же "вспомнит", что у нее было утолщение и с другой стороны. Такая заклепка крепит детали намертво.

Одна из американских фирм, связанная с космическими исследованиями, сконструировала антенну из нитинола, предназначенную для искусственных спутников Земли. Свитая в плотный клубок, она во время запуска занимает немного места, спрятавшись в специальном углублении. Но в космосе, когда солнечные лучи нагревают сплав, антенна обретает нужную форму. Этот же принцип предлагается использовать для изготовления радиотелескопа с антенной диаметром более километра.

В романе американского писателя Артура Хейли "Колеса" один из руководителей крупной автомобильной компании делится с журналистами своими мыслями: "Новое несомненно будет пробивать себе дорогу. И самые важные новшества, которые уже можно предвидеть, будут связаны с материалами, что заставит нас… создать совершенно новый вид машин. Возьмите, к примеру, металлы… Ведутся работы над созданием такого металла, который обладал бы способностью "запоминать" свою первоначальную форму. Если, например, вы погнете крыло или дверцу, достаточно будет подвергнуть эту деталь высокотемпературной обработке, и металл восстановится в своей прежней форме". Как вы уже догадались, речь в этом отрывке идет о нитиноле.

Несколько лет назад посетители авиасалона в парижском аэропорту Ле-Бурже среди многих экспонатов, представленных Советским Союзом, могли видеть действующий "искусственный мускул" — нитиноловую проволоку, свернутую в спираль, с подвешенной к ней небольшой гирькой. Когда через проволоку пропускали ток, пружина нагревалась — гирька ползла вверх. Ток отключали, пружина остывала — гирька медленно опускалась.

Ученым удалось разработать еще целый ряд металлических композиций, также обладающих хорошей "памятью". Стало быть, нитинол уже не одинок, но он по-прежнему занимает главенствующее положение среди сплавов, которые не забывают, как они выглядели в былые времена.

Всем известно давнее увлечение никеля: он охотно защищает другие, менее стойкие металлы от окисления, придавая изделиям красивый внешний вид. Веселый блеск кастрюль, кофейников и самоваров — все это проделки никеля, тонким слоем которого покрыты многие предметы обихода.

Впервые попытку использовать этот металл в качестве покрытия предпринял в 1842 году немецкий ученый Бетгер. Однако ему не удалось добиться своей цели, так как никель в то время содержал посторонние примеси, мешавшие гальваническим путем наносить покрытие. С тех пор гальванотехника шагнула далеко вперед. Тончайшая пленка никеля надежно охраняет сегодня железо, позволяя сберечь от коррозии огромные количества этого металла.

Никелевое покрытие помогает бороться даже против… фальшивомонетчиков. Во Франции была выпущена в обращение новая монета достоинством в 5 франков. Главное отличие ее от других монет заключается в том, что она "слоеная": на немагнитную мельхиоровую основу нанесен слой никеля. Теперь владельцы торговых автоматов могут быть спокойны: пятифранковая монета обладает такими электромагнитными свойствами, что ее практически невозможно подменить каким-нибудь поддельным жетоном.