Металлы - дар небесных богов

С конца 70-х годов ХХ века в районе Верин Навер, расположенном к западу от Еревана, столицы Армении, проходят раскопки древних гробниц бронзового века. Руководит работами известный армянский историк Акоп Симонян. Осенью 2011 года были завершены раскопки самой большой гробницы. Грабители прошлых веков унесли самые массивные драгоценности, но много артефактов все-таки осталось, и они дали археологам немало информации о древней истории этого региона.

Еще в 1978 году Акоп Симонян нашел здесь небольшую бронзовую фигурку птицы, стоящей на подставке. Статуэтка была отлита неведомыми мастерами более трех тысяч лет назад – археологи отнесли ее к XV веку до нашей эры.

Ученые попытались взять частицы металла статуэтки на анализ. Каково же было их удивление, когда перед древним материалом оказалось бессильно сверло из победита – твердого металлокерамического композитного сплава карбида вольфрама и кобальта.

Победитовые наконечники крепятся к сверлу медной пайкой. От трения медь расплавилась, и наконечники слетели, а на птичке даже следов не осталось. Испортив таким образом два сверла, исследователи бросили свое бессмысленное занятие.

Никто из них, естественно, не стал поднимать шум о каких-либо «внеземных технологиях». Птичку просто сдали в Государственный исторический музей Армении в Ереване, где она и хранится ныне.

Рис. 167. Бронзовая птичка из Ереванского музея

В ноябре 2012 года в музей прибыла группа специалистов из Японии, которая с помощью рентгенофлуоресцентного оборудования провела анализ металла на поверхности статуэтки птицы. Замеры были сделаны в трех разных местах – вверху, посередине статуэтки и на подставке. Анализ подтвердил, что статуэтка сделана из бронзы. Но почему тогда раньше с ней не справились два победитовых сверла?..

С помощью знакомых в Ереване (Армен Петросян) и Санкт-Петербурге (Сергей Дигонский) мне удалось переправить результаты анализа (см. Рис. 168) в Санкт-Петербург для консультации со специалистом по металлам на Ижорском заводе. Специалист высказал сожаление, что проведен лишь поверхностный анализ, так как для окончательного вывода необходимо проанализировать образцы металла из глубины статуэтки. И выдал следующее заключение:

«По моему мнению, трудность обрабатываемости резанием возникла в результате длительного естественного старения. Изменилось структурное состояние сплава, появились различия по химическому составу по микрообластям (размер микрообластей порядка 10-100 нанометров), появились твердые фазы» (А.Кольба).

Действительно, с течением времени под воздействием различных факторов во внешнем слое металла происходят изменения. И при определенных условиях в поверхностном слое изделия изменяется структура и химический состав металла – говоря простым языком, изделие как будто покрывается твердой коркой.

Сенсации вроде бы не состоялось. И можно было бы просто не упоминать здесь о ереванской птичке. Но…

Рис. 168. Результаты анализа химического состава поверхностного слоя ереванской птички

Дело в том, что среди разных методов, используемых при работе с бронзой, имеется такой, который носит название «искусственное старение металла». Метод, применяемый, между прочим, очень широко.

«На практике для повышения твердости и прочности бронз применяют искусственное старение при температуре около 350^оС от нескольких часов до нескольких десятков часов. Некоторые алюминиевые сплавы подвергают естественному старению – вылеживанию изделий от нескольких десятков дней до нескольких лет для повышения прочности. Атомы легирующих элементов, принудительно рассеянные в металлической основе (в твердом растворе), при определенных воздействиях (например, температурно-временных) способствуют образованию «предфаз» («стяжек» атомов), блокирующих движение дислокаций (водорода); поэтому повышается прочность сплава за счет блокировки процессов скольжения в кристаллической решетке при пластической деформации, твердость сплава увеличивается, а пластичность уменьшается» (А.Кольба).

В настоящее время искусственное старение широко применяется, например, для бериллиевых бронз.

Растворимость бериллия в меди с понижением температуры значительно уменьшается. Это явление используют для получения высоких упругих и прочностных свойств изделий методом дисперсионного твердения. Готовые изделия из бериллиевых бронз подвергают закалке от 800^oС, благодаря чему фиксируется пересыщенный твердый раствор бериллия в меди. Затем проводят искусственное старение при температуре 300-350^oС. При этом происходит выделение дисперсных частиц, возрастают прочность и упругость. После такого искусственного старения предел прочности изделия значительно увеличивается.

И вот тут возникает вопрос – а не проделали ли то же самое древние мастера с ереванской птичкой?.. Могли ли они владеть подобной технологией?..