Академик П. Л. Капица предложил оригинальную установку для получения жидкого кислорода, в которой низкая температура, необходимая для сжижения воздуха и его разделения на азот и кислород, достигалась путем расширения части сжатого до шести атмосфер воздуха в высокоэффективном турбодетандере. Это дало возможность использовать для сжатия воздуха турбокомпрессоры, что открывало перспективы создания установок большой производительности. Весной 1942 года первая такая установка производительностью 200 килограммов в час жидкого кислорода была пущена в эксплуатацию в Институте физических проблем Академии наук СССР.
А как был тогда нужен кислород! Поистине как... кислород. Он использовался в дыхательных масках военных летчиков при полетах на большой высоте. Созданная затем в рекордно короткий срок промышленная установка для производства жидкого кислорода обеспечила работы по резке и сварке металла при ремонте танков и другого военного оборудования.
В 1942 году было расширено или организовано заново производство ряда взрывчатых веществ, таких, как гексоген, тринитроксилол, ТЭН (тетранитропентаэритрит)т этиленгликольдинитрат, диэтиленглжкольдинитрат, тетрил, нитрогуанидин, и других необходимых для снаряжения артиллерийских осколочных и бронебойных снарядов, мин, авиабомб, детонаторов и других боеприпасов. Во многих случаях это потребовало предварительного проведения исследований по уточнению свойств данных веществ, условий их синтеза, технологических параметров, причем сроки проведения таких исследований измерялись обычно неделями и редко месяцами.
Одной из блестящих работ, выполненных советскими учеными и инженерами в начале войны, стало создание кумулятивного снаряда. Дело в том, что для борьбы с вражескими танками в то время наряду с минами и зажигательными смесями применялись и бронебойные снаряды из очень твердой стали, а также подкалиберные снаряды с сердечником из вольфрама и его сплавов. Но изучался и эффект кумуляции (концентрации) энергии взрыва. Испытания первых образцов кумулятивных силрядов на одном из подмосковных полигонов превзошли все ожидания. Кумулятивные снаряды, гранаты и мины стали новым средством борьбы с, казалось бы, неуязвимыми немецкими "тиграми" и "пантерами". Снаряды пробивали лобовую броню толщиной, равной калибру снаряда и даже более мощную, а кумулятивные мипы - броню толщиной до 200 миллиметров. Впервые массовое применение кумулятивных снарядов произошло в танковых сражениях на Курской дуге.
И опять на повестке дня остро встает вопрос о сырье, прежде всего толуоле - для производства главного бризантного взрывчатого вещества тротила. Основной источник толуола - каменноугольная смола, образующаяся при производстве металлургического кокса. Но большинство коксохимических заводов оказалось на территории, временно оккупированной врагом (Приднепровье и Донбасс), а коксохимические заводы Урала и Сибири не могли удовлетворить потребности промышленности в толуоле и других ароматических производных.
Однако и эти серьезнейшие задачи удалось решить.
Были построены новые батареи коксовых печей - в Кузнецке, Кемерове, Магнитогорске, Нижнем Тагиле, Губахе.
На большинстве заводов применили предложенный учеными метод повышения выхода толуола путем впрыскивания в коксовые печи керосина, разработали и реализовали методы извлечения толуоло-бензиновой и ксплолбензиновой фракций путем четкой ректификации сырых яефтей, получения толуола, бензола и других ароматических веществ пиролизом керосиновой фракции.
Ученые-химики И. Д. Зелинский и Н. П. Шушид провели исследования, позволившие получить из нефтяных фракций на платиновых катализаторах ароматические углеводороды для производства взрывчатых веществ, а группа научных сотрудников Центрального института авиационных топлив и масел во главе с Б. Л. Молдавским для той же цели создала метод каталитического производства циклических углеводородов. П. Г. Сергеев, Р. Ю. Удрис, А. Т. Меняйло и их сотрудники решили очень сложную и важную задачу получения фенола и.* бензола и пропилена.
Исследования окисления изопропилбензола позволили создать изящную и технологически совершенную схему получения гидроперекиси изопропилбензола, разложение которой давало фенол, необходимый для изготовления бризантных взрывчатых веществ, и ацетон - ценнейший, а главное, дешевый растворитель.
Исследования, проведенные в военные годы и в области нефтехимии, усовершенствования процессов переработки нефти и увеличения выработки авиационного бензина и других видов моторного топлива, а также смазочных масел увеличили ресурсы жидких горючих для авиации и автотранспорта.
Конечно, перечень этих работ можно было бы продолжать и продолжать... По роду своей деятельности в годы войны мне приходилось встречаться с выдающимися учеными: А. Н. Бахом, О. Ю. Шмидтом, А. Н. Крыловым, А. Ф. Иоффе, И. В. Курчатовым, С. И. Вавиловым, И. П. Бардиным, А. Е. Ферсманом; военачальниками:
маршалом Б. М. Шапошниковым, адмиралом Л. П. Галлером, Главным маршалом артиллерии Н. Н. Вороновым, руководителями промышленности народными комиссарами В. А. Малышевым, Б. Л. Ванниковым, И. Т. Тевосяном, А. П. Завенягиным, М. Г. Первухиным и другими.
Приходилось бывать на многих химических предприятиях, в вузах и научно-исследовательских институтах, в воинских частях. Впечатления того времени и до сей поры вызывают чувство почтительного преклонения перед мужеством, беззаветной преданностью социалистической Родине, моральной стойкостью и волей к победе советских людей.
Самый, самый, самый...
В каких же материалах сегодня больше всего нуждается промышленность?
В разных, обладающих столь широкой палитрой свойств и достоинств, что их невозможно перечислить.
И все же "королями" по-прежнему остаются металлы.
Именно они в совокупности с многообразными сплавами определяют и сегодняшнее состояние практически всех отраслей народного хозяйства и перспективу их развития.
Сталь и чугун, как и в начале века, лидируют в обширном семействе материалов. А без так называемых цветных и редких металлов немыслим вообще никакой прогресс в материаловедении и технике. Потому что только с их помощью чаще всего обеспечиваются уникальные достоинства сплавов. А все рудные залежи, уже эксплуатируемые или еще ожидающие своего часа - это их сырьевая база.
Взять, к примеру, всемирно известное предприятие - Норильский горно-металлургический комбинат имени А. П. Завенягина. Его история и развитие определены месторождениями руд, содержащих медь, никель, кобальт.
Присутствие этих металлов даже в минимальных количествах гарантирует как раз те самые новые качества, которые желательны сегодня во многих материалах. Никель и кобальт, к примеру, обладают удивительнейшим свойством придавать железу и стали сверхпрочность.
Именно на этой основе (наряду с карбидом вольфрама)
советскими учеными был создан в свое время сверхтвердый сплав "победит", внесший поистине революционные, преобразования в отечественную металлообрабатывающую индустрию.
Но это далеко не все достоинства удивительного металла, потому что кобальт еще и ферромагнитный металл, причем - "самый-пресамый" ферромагнетик, поскольку его точка Кюри (так называется температурный предел, при котором ферромагнетик утрачивает магнитные свойства) очень высокая 4-1130 градусов Цельсия. Необходимо сказать, что именно этим его качеством и не преминула воспользоваться в первую очередь военная промышленность. Впервые на службу "богу" войны кобальт был "мобилизован" Англией. В годы интервенции на севере Страны Советов эта капиталистическая держава использовала против нашего Северного флота магнитные мины. Изготавливались они из кобальтовых сплавов, позже к ним обратились и фашисты. Геббельс утверждал, что немецкие мины "превосходят нервную систему многих высших существ, созданных творцом". Если это так, то с кем или с чем сравнить советских ученых, очень скоро создавших систему противоминной защиты кораблей. Решающую роль в этом сыграли в первые месяцы войны И. В. Курчатов и А. П. Александров.
Но значительно важнее мирные профессии кобальта.
А они - самые разные. Так, жаропрочные свойства металла открыли ему дорогу в авиацию и космонавтику, в турбостроение. Он используется также и в гальванотехнике. А это трудная и почетная работа, поскольку металл (или сплав), из которого делают аноды, не должен ни растворяться в самых крепких кислотах, ни вступать во взаимодействие с содержимыми гальванической ванны.
И все же - это традиционные профессии кобальта.
Но существуют еще радиоактивные его изотопы. По мощности излучения они превосходят радий, особенно широко применяется в технике один из них кобальт-60. Контрольные приборы, созданные на его основе, сравнительно легко и дешево обнаруживают внутренние дефекты массивных конструкций, сварных швов и самых ответственных узлов громоздких механизмов. Кобальтовое излучение помогает, например, быстро и точно определить толщину слоя металла, что немаловажно при обследовании, например, тех же паровых котлов, находящихся постоянно под высоким давлением.
Лучами радиоактивного кобальта обрабатываются даже алмазы, в результате они приобретают нежный голубоватый оттенок. Радиоактивный кобальт широко используется в сельском хозяйстве и медицине. Знаменитой кобальтовой пушкой "обстреливают" раковую опухоль, и она прекращает свой губительный для человека рост.
Так что кобальт прежде всего материал "в рабочей спецовке", и сфера его применения ширится день ото дня, из года в год.
У второго "кита" норильской металлургии - никеля - еще более солидный послужной список. Никелевая"
сталь, например, гарантирует отличные прочностные качества. Именно из такой стали сделаны современные хирургические инструменты и "вечные", практически не знающие износа детали, используемые в химической промышленности.
Семейство никелевых сплавов постоянно растет, каждый раз открывая индустрии новые, невиданные прежде возможности. Где только не трудятся никелевые сплавы! В судостроении и химическом машиностроении, в электроприборах и часах, турбинах и радиотехнике.
А некоторые никелевые сплавы вообще уникальны.
Так, они способны "помнить" свое прошлое. Например, спираль, сделанную из сплава никеля с титаном, нагревают до 150 градусов, а затем охлаждают, подвесив к ней груз, и она, естественно, вытягивается. Но стоит такую проволоку нагреть до 95 градусов, как она вновь становится... спиралью.
Применение удивительного сплава практически не ограничено. Особенно незаменим он при сборке в открытом космосе готовых конструкций и антенн. Собственно, как это убедительно показали американские исследователи, такую антенну и собирать не надо. До определенной поры, туго свернутая, она спокойно лежит в космическом аппарате, занимая ничтожно малое место. Но в космосе, нагретая солнечными лучами, тотчас "вспоминает" заданную ей конструкторами форму и вновь ее обретает.
А медь? Казалось бы, ее-то к новым материалам уж никак не причислить. Какая может быть новизна, если бронза, основным компонентом которой является медь, дала название целой эпохе. Чего только люди в разные времена не производили из меди. Топоры и оружие, колокола и самовары... Но медная проволока и медные детали и поныне неизменные компоненты современных приборов и станков.
Электропроводимость меди удивительная. Говорят, что меди доступно все: она и летает, и стреляет, и ток передает. Именно медь определяет многие достоинства огнестрельного оружия. Судить об этом можно хотя бы по такому факту, теперь уже ставшему историческим. В конце второй мировой войны, когда фашистская Германия уже терпела неудачи, США неожиданно получают от швейцарских часовщиков крупный заказ (оказалось - для Германии) на бериллиевую бронзу, в состав которой входит медь. Казалось бы, чего же тут особенного?
Но дело в том, что бериллиевая бронза применяется не только в часах. Ее замечательные качества открывают зеленую улицу и в авиацию (в современных самолетах свыше тысячи деталей изготавливаются из этих сплавов), пружины из нее применяются в самых разных устройствах. Разумеется, "швейцарская" хитрость немцев была разгадана. Но бизнес есть бизнес, и в немецких пулеметах, стрелявших в те годы в американцев, бериллиевая бронза все-таки появилась!
Наше время предъявляет к меди свои требования. Медный прокат и медные трубы, медные заклепки и проволока, такая тонкая, что ее и глазом не различить - вот в чем остро нуждается развивающаяся промышленность.
Так что медь - материал сегодняшнего дня и материал будущего.
Все сказанное в одинаковой степени относится и к другим металлам. В том числе и к меди, своими старыми достоинствами создающей новые качества новейших материалов. Но уж коли эту главу книги я решил посвятить металлам - одним из самых старых и самым новейшим материалам, то позволю остановиться еще на некоторых из них. Прежде всего о титане. На долю этого металла немало выпало превратностей.
Титан несколько раз открывали: ему приходилось менять "имя" и. наконец, его достоинства долго и обидно принижались. Титанами, как известно, называли сыновей богини Земли Геи, сильных и выносливых юношей. Так что зваться титаном - значит быть ПОЧТРТ сверхпрочным.
А вот этим качеством как раз металл, открытый сначала английским любителем - минералогом Вильямом Грегором (назвавшего свое открытие "меннакипом") и вторично немецким химиком Мартином Клопротом (давшим своему "крестнику" звучное имя "титан") как раз и не отличался. Правда, сам титан, как оказалось, в том был неповинен: оба его первооткрывателя получили лишь белый кристаллический порошок двуокиси титана; чистого металла ни тому, ни другому выделить не удалось. Ошибся и английский ученый Волластон (XIX в.), принявший за чистый титан его соединение с золотом и углеродом.
Честь получения чистого без всяких примесей титана принадлежит (1875 г.) русскому ученому Д. К. Кириллову. "Исследования над титаном" - так была названа его брошюра, в которой рассказывалось о результатах проделанной работы. Так что получивший в 1919 году сравнительно чистый титан американский химик Хантер - отнюдь не первооткрыватель этого металла.
Но почему химики многих стран столь упорно работали над получением металла без дополнительных примесей? Чем последние им так не угодили? Дело в том.
что пменно примеси делают титан хрупким, неподдающимся механической обработке. И до того, как доброе имя чистого титана было восстановлено, ему приходилось выполнять работу второстепенную, не соотве!ствующую истинным его возможностям. Из него приготовляли белила, с помощью двуокиси титана окрашивали ткани я кожи, использовали в производстве фарфора, стекла, искусственных бриллиантов.
Совершенно иную жизнь даровали в 1925 году титану голландские ученые Ван Аркель и де Бур, освободившие металлы от примесей. Теперь его можно было ковать, прокатывать из него проволоку, фольгу, листы.