Текст книги "В мире металлов"

Автор книги: Сергей Венецкий

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 16 страниц)

И «зрение», и «память»

В Харьковском специальном конструкторском бюро создана видеоустановка, позволяющая следить за ходом плавки чугуна или стали и при необходимости тут же вносить в технологический процесс соответствующие коррективы. От своих предшественников новая установка отличается тем, что она обладает не только «зрением», но и «памятью». Благодаря этому оператор при помощи клавишей может задать специальному электронному устройству тот или иной вопрос, касающийся технологии плавки, и устройство, «покопавшись в памяти», оперативно даст нужный ответ.

Враг фальшивомонетчиков

Краска, используемая в США для изготовления бумажных денег, всегда содержит окислы железа. На этом основан принцип действия созданных несколько лет назад американскими конструкторами валидаторов – портативных приборов, позволяющих быстро определить подлинность банкноты, не отправляя ее на длительную экспертизу. Если провести датчиком валидатора по настоящей банкноте, то на нем замигает сигнальная лампа; если же деньги фальшивые, то прибор не удостаивает их подобной «иллюминацией». Такая разборчивость объясняется тем, что магнитная головка валидатора взаимодействует с окислами железа, входящими в состав краски, и при этом с высокой точностью измеряется расстояние между границами рисунка. Тут же делается вывод о подлинности банкноты.

Крупные банки США уже оснащены приборами -"антифальшивомонетчиками".

Вечный наждак

Каждый, кто пользовался наждачной бумагой, знает, что она быстро теряет свои деловые качества: становится хрупкой, «лысеет», «засаливается». Шведские инженеры фирмы «Сандвик» предложили вместо наждачной бумаги применять тонкую фольгу из нержавеющей стали. Роль зерен корунда при этом играют острые выступы, которые образуются на фольге в результате специальной электрохимической обработки. Фольгу можно наклеить на поверхность любой формы, благодаря чему получается инструмент, удобный для выполнения самых разнообразных работ по металлу или дереву. «Облысение» новому материалу не грозит, а «засаливание» легко устраняется с помощью соответствующего раствора. Наждак из нержавейки служит в десятки раз дольше, чем наждачная бумага.

«Теперь можно вибрировать!»

Многие технологические процессы современной техники основаны на вибрационных колебаниях, помогающих бурить нефтяные скважины, обрабатывать металлические изделия и заготовки, транспортировать сыпучие материалы. Но вот беда: некоторым деталям вибрационного оборудования, работающим в особенно тяжелых условиях, сильная тряска довольно быстро «надоедает», они разрушаются и поэтому требуют частой замены.

Оригинальное решение проблемы нашли специалисты одной из японских металлургических компаний. В ее лаборатории создана необычная сталь, способная преобразовывать энергию вибрации в теплоту. Деталям, изготовленным из такой стали, никакая тряска не страшна: они не только поглощают вибрацию, но и гасят возникающие при этом резонансные колебания. В таких условиях можно и повибрировать!

Топливо из мусора

Охвативший многие страны энергетический кризис, вызванный ростом цен на нефть, вынуждает ученых заниматься поисками дешевых источников энергии. Кое-какие результаты эти поиски уже принесли. Так, специалисты бразильской металлургической компании «Косипа» разработали любопытный проект, благодаря которому на сталеплавильный комбинат в Сан-Паулу ежегодно будет поступать до 12 миллиардов кубических метров газа с ... мусорной свалки, точнее, с завода, который намечено соорудить рядом с ней специально для переработки городских отходов. Проблем с сырьем для этого завода не предвидится: чего-чего, а мусора везде хватает.

Карандаш для стали

Венгерские инженеры разработали оригинальный карандаш, которым можно писать и рисовать не на бумаге, а на изделиях из стали, стекла, керамики или пластмассы. «Главное действующее лицо» этого вибрационного карандаша – игла из твердого сплава. Регулируя ход такого «грифеля», можно изменять глубину линии, наносимой на поверхность материала. Устройство питается энергией от бытовой электросети.

Крик моды

В связи с ростом цен на бензин в наши дни во многих странах наблюдается велосипедный бум. Десятки разнообразных моделей велосипедов можно встретить сегодня на улицах европейских городов. Но меняется не только конструкция машин: традиционный материал для рам – сталь – уступает свои позиции другим металлам. Последним криком моды стал велосипед из титановых сплавов – он весит всего семь килограммов.

Титановые челюсти

Как известно, природа наделила человека тридцатью двумя зубами. Но вот беда: с годами у большинства из нас их становится все меньше. Порой наступает момент, когда уже не обойтись без протеза.

Работники клиники хирургической стоматологии Лейпцигского университета имени Карла Маркса предлагают принципиально новое решение проблемы, извечно стоящей перед человечеством. Они считают, что в кость челюсти можно имплантировать металлическую пластинку, чтобы в дальнейшем по мере сокращения "зубных запасов" пополнять их с помощью искусственных зубов, ввинчиваемых в нарезку, которая сделана в пластинке. В качестве материала, вживляемого в челюсть, предложен титан, легко воспринимаемый тканями человеческого организма.

Свинец в нейлоновой «сорочке»

Рубашки из синтетических материалов уже не в моде. А вот известная американская фирма «Смит энд Вес-сон» предложила одевать в нейлоновые «сорочки» свинцовые пули для тренировочных стрельб. При использовании обычных пуль воздух в тире отравляется свинцовыми парами, которые представляют опасность для здоровья людей, вынужденных длительное время проводить в помещении для стрельбы. Нейлоновая оболочка позволяет снизить содержание частиц свинца в воздухе на 60 %.

Алюминиевые зеркала

Недавно в английских магазинах появилась новинка – зеркала, поверхность которых изготовлена из тонкой, но прочной, гладкой и прозрачной полиэфирной пленки, покрытой с одной стороны слоем осажденного в вакууме алюминия. Пленку натягивают на легкую рамку – и зеркало готово.

Сначала эти зеркала благодаря их легкости предназначались только для авиации. Но вскоре ими заинтересовались и строители: из алюминированной пленки начали делать зеркальные потолки и стены. Поскольку такие зеркала не запотевают, они оказались особенно удобными для ванных комнат и других помещений с высокой влажностью.

Зеркальная одежда

Специалисты французской фирмы «Шом» разработали новую ткань «триболит». Ее основа – полиэтилен и волокна полиэфира, на которые напылен тончайший слой алюминия, образующий на внутренней стороне ткани своеобразное «зеркало». Благодаря алюминию излучаемая телом человека теплота отражается от ткани и аккумулируется под одеждой. Поэтому в куртках из триболита тепло даже в холодную погоду.

Ткань для металлургов

Кишиневский комбинат «Искож» выпустил опытную партию теплозащитной ткани, способной выдерживать температуру до 900°С. Эта прочная ткань совсем не горит, и поэтому одежда из нее может надежно предохранять от огня и расплавленного металла пожарников, металлургов, сварщиков. Серебристое покрытие ткани хорошо отражает тепловые лучи. Испытания нового материала, проведенные на Усть-Каменогорском свинцово-цинковом комбинате, Московском заводе «Серп и молот», Ижевском металлургическом заводе, дали положительные результаты.

В лаборатории предприятия есть уже образцы материалов, выдерживающих нагрев до 2000°С!

«Нам сверху видно все ...»

В какой только роли не приходится выступать кос монавтам во время их пребывания в космических командировках! Они и биологи, и кинооператоры, и медики, и сварщики – да разве перечислишь все их небесные специальности! Одной же из наиболее «массовых» профессий космонавтов можно с полным основанием считать геологию. В самом деле, с заоблачных высот наша планета видна как на ладони, причем взорам небесных геологов открываются одновременно огромные территории земной поверхности.

Экипажи орбитальных станций "Салют" помогли ученым по-новому оценить геологическое строение многих районов Дальнего Востока. Исследование фотографий, выполненных космонавтами, позволило обнаружить практически стертую с лица Земли систему древних вулканов со значительными запасами полезных ископаемых. Благодаря этим снимкам были выявлены крупные разломы земной коры, определены места залегания рудных тел. На основе наблюдений и фотосъемок из космоса удалось составить единую прогнознометаллогенетическую карту рудных провинций Дальнего Востока и Тихоокеанского вулканического пояса.

«Информация к размышлению», переданная космонавтами геологам Западной Сибири, дала им возможность «нарисовать» карту крупных рудоносных структур и тем самым выявить перспективные районы залегания ценных полезных ископаемых.

Дары вулканов

Ученые Дальневосточного филиала Всесоюзного научно-исследовательского института минерального сырья создали палеовулканологическую карту Дальнего Востока. Что же это за необычная карта?

Оказывается, миллионы лет назад в этих краях действовало примерно две тысячи вулканов. Постепенно природные "топки" прекращали свою в буквальном смысле бурную деятельность и сегодня от некогда грозных вершин остались лишь воспоминания: некоторые из вулканов сравнялись с поверхностью земли, другие вовсе ушли "в подполье" (любопытно, что на одном из таких "подпольных" вулканов стоит Хабаровск).

Новая карта, на которой указаны все потухшие "очаги" дальневосточного региона, в первую очередь предназначена для геологов. Дело в том, что вулканы – это своеобразные "металлургические предприятия" природы, которые постоянно выпускают немало ценных металлов. Так, изучая продукты извержений Авачинской сопки на Камчатке, исследователи установили, что этот вулкан выносит на поверхность большие количества олова, меди, вольфрама, серы. А расположенный на Курилах, на острове Парамушир, вулкан Эбеко ежесуточно выдает "на-гора" 30 тонн растворенного железа и 60 тонн алюминия. Палеовулканологическая карга станет для геологов надежным компасом в их поисках полезных ископаемых, особенно на стыке материка с океаном, где находится вулканический пояс как давно потухших, так и действующих до сих пор подземных "заводов".

Листва не только шелестит

О том, что деревья шелестят листьями, знают все от мала до велика. Этот волшебный шорох, издаваемый листвой, не только воспет поэтами, но и, должно быть, уже досконально исследован лесоведами. А вот о другом явлении, также связанном с листьями, стало известно лишь совсем недавно. Ученые Колумбийского университета и Национального научного фонда США в результате проведенных исследований обнаружили, что, измеряя световые лучи, испускаемые листвой, можно вести разведку притаившихся в почве полезных ископаемых.

Оказалось, что находящиеся в земле минералы вызывают малозаметные, но тем не менее вполне уловимые с помощью современных приборов изменения в химическом составе листьев. Причем для каждого вида минералов характерно особое воздействие на листву, и благодаря этому спектр световых лучей способен подсказать геологам, какие полезные ископаемые спрятаны природой в данном районе. Спектральный анализ лесных массивов можно довольно быстро и точно выполнить с помощью высокочувствительной аппаратуры, установленной на самолетах.

Сплав и взрыв

Во Франции создано нехитрое приспособление, позволяющее измерять силу взрыва. Это бывает необходимо, например, когда требуется проверить партию взрывчатого вещества после длительного хранения. Ведь прежде чем произвести на шахте или в карьере рабочий взрыв, его надо рассчитать, а для этого должна быть точно известна сила взрывчатки. Вот тут и приходит на помощь приспособление, представляющее собой сеточку из четырех тонких пластинок, изготовленных из сплава меди, никеля и марганца. Сплав обладает способностью изменять свои электрические свойства под действием импульсов давления. Изменения и дают возможность оценить силу взрывчатки.

Без кобальта и с кобальтом

Мощные постоянные магниты изготовляют обычно из сплавов на основе кобальта – металла, довольно дефицитного. Японская фирма «Мацусита» разработала новый магнитный сплав, главные компоненты которого – марганец, алюминий и углерод. Магниты из этого материала примерно на 30 % сильнее кобальтовых. К достоинствам сплава относится и возможность обрабатывать его на токарном станке.

Но для кобальта ученые находят все новые области применения. Другая японская фирма освоила выпуск магнитофонной ленты из кобальтового сплава толщиной всего 0,3 микрона. Преимущества новой ленты очевидны: при тех же габаритах кассеты объем звукозаписи возрастает в десять раз.

«Двуликий» сплав

Польские ученые разработали уникальный сплав, который в зависимости от напряжения электрического тока может проявлять либо магнитные, либо полупроводниковые свойства. Благодаря такому «двуличию» сплав, состоящий из кадмия, марганца, теллура и других элементов, найдет разнообразное применение во многих электронных устройствах и приборах.

Алхимия наизнанку

Усилия средневековых алхимиков были направлены на то, чтобы без особого труда превращать различные недефицитные материалы в золото. И хотя поиски алхимиков в этом направлении зашли в тупик, наука продолжала искать пути получения одних элементов из других.

Современным ученым, как известно, такая задача вполне по плечу. Но велико было бы удивление алхимиков, если бы они узнали, чем занимаются их непутевые потомки: оказывается, например, вместо того чтобы денно и нощно, не покладая рук, добывать золото из других веществ, они безрассудно обстреливают этот благородный металл какими-то частицами, стремясь превратить его во франций – металл, которого практически нет в природе.

Действительно, один из наиболее распространенных способов получения франция заключается в облучении "мишеней" из золота многозарядными ионами неона, ускоренными на циклотронах или линейных ускорителях. Такие процессы можно с полным основанием назвать "алхимией наизнанку".

Молчит ли металл?

Уставший человек может прекратить работу и отдохнуть. Ну, а если «устал» металл, находящийся под нагрузкой? Как узнать об этом, чтобы вовремя заменить «уставшую» деталь? Ведь металл молчит.

Молчит ли? Оказывается, нет. Ученые Всесоюзного научно-исследовательского института методов и средств неразрушающего контроля создали ультразвуковую установку, которая позволяет определять дефекты, появляющиеся в металле в процессе работы, по так называемым деформационным шумам. Дело в том, что при чрезмерных нагрузках кристаллическая структура металла начинает нарушаться. Часть выделяющейся при этом энергии превращается в звуковые колебания, они улавливаются специальным датчиком и передаются самопишущему устройству.

Если, например, стальную полосу, к которой прикреплен датчик, сгибать попеременно в одну и другую сторону, то сначала самописец будет чертить на бумажной ленте прямую линию – это значит, что сталь выдерживает нагрузку "без осложнений". Но вот на ленте появился крохотный зубчик, затем другой, третий ... Так установка сигнализирует о том, что кристаллическая решетка "дала трещину". Чем сильнее развивается разрушительный процесс, тем более крупные зубцы вычерчивает самописец.

Эффективный метод испытаний металлических конструкций, также основанный на акустической эмиссии металла, разработан на одном из чехословацких заводов, изготовляющем оборудование для атомных электростанций. Такое оборудование необходимо постоянно контролировать в процессе эксплуатации. Для этой цели в наиболее ответственных узлах конструкций устанавливают пьезоэлектрические датчики, способные улавливать до 3000 сигналов из "недр" металла. Сигналы передаются на ЭВМ и здесь расшифровываются, благодаря чему обслуживающий персонал всегда в курсе "настроений" металла.

Радуга на стали

Кто из нас не любовался радужными переливами на поверхности мыльных пузырей? Но, вероятно, мало кто при этом задумывался, чем же объясняется такая игра света на тонкой прозрачной пленке. А вот ученые из ФРГ заинтересовались этим явлением и нашли ему любопытное практическое применение. Радуга на мыльной пленке вызывается интерференцией световых лучей. Этот оптический эффект и был положен западногерманскими химиками в основу разработанного ими оригинального способа «окраски» стали. На поверхность металла наносится бесцветный прозрачный слой толщиной в несколько микрон. Тончайшая пленка позволяет лучам света наиболее ярко продемонстрировать свои интерференционные «способности». А поверхность стальных изделий «окрашивается» при этом в разнообразные цвета – от черного и темно-синего до зеленого, золотистого, красного.

Покрытие не боится ударов и изгибов, безболезненно переносит прессование и вытяжку. К "окрашенному" новым способом металлу уже присматриваются строители, которые намерены использовать его для декоративной отделки зданий.

Кобальтовый гразер

Примерно четверть века назад появились первые микроволновые генераторы – мазеры, вскоре были созданы оптические генераторы – лазеры, а затем инфракрасные -иразеры. Совсем недавно австралийские физики разработали гамма-лучевой генератор – гразер. Главное действующее лицо в нем – изотоп кобальта 60Co, помещенный в криостат, где поддерживается температура, близкая к абсолютному нулю. Подвергнутый действию радиоизлучения и сильного магнитного поля, изотоп 60 Со испускает радиоактивное излучение только в одном направлении, причем длина волны этого излучения в миллион раз меньше длины световых волн.

Гразеры позволят получать трехмерные "портреты" молекул и атомов, обеспечат высокую точность резания металлов, помогут хирургам в проведении сложнейших операций, найдут применение в космической навигации, астрономии, ядерной физике.

Последние из «могикан»

После того как в 1911 го– ду было открыто явление сверхпроводимости, круг сверхпроводников непрерывно расширялся. Свою готовность «беспрекословно» проводить при очень низкой температуре электрический ток уже продемонстрировали почти все металлы и сплавы, ряд полупроводников и даже некоторые полимеры. И только щелочные металлы до последнего времени упорно продолжали «чинить препятствия» току даже вблизи абсолютного нуля. Это обстоятельство шло вразрез с общепризнанной теорией сверхпроводимости, согласно которой щелочные металлы не имели никаких привилегий перед своими собратьями по таблице элементов.

Несколько лет назад итальянский ученый К.Реале из Миланского института физики все же сумел "уговорить" литий и цезий подчиниться общим для всех металлов законам. Правда, у этих представителей щелочного семейства сверхпроводимость удалось пока обнаружить лишь в тонких пленках (толщиной в доли микрона) при температуре всего 1 – 2 градуса Кельвина (т.е. вблизи абсолютного нуля).

«Фотогеничный» металл

Современная техника позволяет ученым не только заглянуть в самые «недра» металлов и других материалов, но и получить «на память» соответствующие фотоснимки. Так, специалисты Кембриджского университета (Великобритания), применив электронный микроскоп с высокой разрешающей способностью, сумели сфотографировать структуру ряда аморфных веществ и кристаллов. Снимки показывают, что атомы аморфных тел располагаются хаотически, в то время как атомы кристаллов занимают места в строго определенном порядке. Особенно «фотогеничными» оказались атомы золота: на «портретах», увеличенных в семь миллионов раз, отчетливо видны ряды атомов, располагающиеся на расстоянии 0,235 нанометра (нанометр – одна миллиардная доля метра) друг от друга.

Полку лютеция прибыло

Как известно, природный лютеций состоит из двух изотопов – стабильного 175 Lu (около 97,5 %) и бета-активного 176 Lu с периодом полураспада 20 миллиардов лет. Искусственным путем было получено еще несколько радиоактивных изотопов этого редкоземельного элемента с периодами полураспада от 22 минут до 500 дней. До недавнего времени самым «молодым» из них считался изотоп 166 Lu, «найденный» в 1968 году учеными Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. И вот недавно там же в результате бомбардировки высокоэнергичными протонами мишеней из вольфрама и тантала на свет появилось еще четыре изотопа лютеция с массовыми числами 158, 160, 161 и 163. Периоды полураспада «новорожденных» измеряются десятками секунд.

Загадка индия

 Исследуя с помощью электронного микроскопа мельчайшие частицы индия, канадские физики обнаружили, что, когда размер частиц этого металла становится меньше некоторой величины, температура плавления его резко понижается. Так, если размер частиц не превышает 30 ангстрем, то они плавятся при температуре чуть выше 40°С, в то время как обычно это происходит при 156°С. Такой колоссальный скачок представляет для ученых несомненный интерес. Но природа этого эффекта даже для видавшей виды современной физики пока остается загадкой: ведь теория процессов плавления разрабатывалась применительно к большим массам вещества, а в опытах канадских физиков расплавлялись «гомеопатические» дозы индия – всего несколько тысяч атомов.