Путешествие в Страну элементов

Испокон веков люди получали тепло, сжигая дрова, уголь, а позднее — керосин, бензин, мазут, природный газ. В общем история топлива знала одни лишь углеводородные, органические вещества.

Но вот небо XX века стали обживать самолеты с дерзко выпяченным вперед фюзеляжем и заломленными назад крыльями. С бетонированных площадок, грохоча, уносились ввысь огненнохвостые ракеты.

Химики усиленно искали топливо для новых, еще более быстроходных реактивных самолетов, еще более мощных ракет. Их внимание привлекли водородные соединения бора. Теплотворная способность бороводородов, или, как их еще называют, боранов, была порядка 15 тысяч килокалорий на килограмм горючего — в полтора раза больше, чем давали углеводородные виды топлива. И сгорали бораны с молниеносной быстротой, что очень существенно для реактивных двигателей. И сырье, содержащее бор, не дефицитно. Оно хорошо известно фотолюбителям. Это обыкновенная бура.

Кто бы мог подумать? Еще вчера спросили бы нас: «В чем ее польза?» — мы, выходит, не сказали бы главного. А завтра главным признают какой-то новый, неведомый, неожиданный «талант» этого невзрачного, хорошо знакомого фотолюбителям химикалия.

Бор оказался удивительно разносторонним элементом. Бораны — перспективное топливо, бориды — отличные жаростойкие сплавы. В содружестве с титаном и молибденом, цирконием и хромом, хромом и никелем и другими подходящими напарниками бор образует материал, сохраняющий длительное время прочность при очень высоких температурах. Вот почему бориды нашли применение в газотурбостроении, в производстве деталей ракетных двигателей. К ним прибегают, когда конструируют тяжело нагруженные детали, работающие в опасных для всех других материалов температурах.

Высокая огнеупорность, тугоплавкость боридов открыли им доступ в самые разнообразные отрасли производства.

Современная техника требует с каждым днем все большее количество хорошо очищенных редких и цветных металлов. Но эти вещества в расплавленном виде чрезвычайно агрессивны. Обычные огнеупоры их не держат.

Развитие специальной энергетики требует труб, по которым продолжительное время струились бы такие грозные жидкости, как расплавленный натрий, свинец, олово, цинк, висмут и их сплавы.

И тут и там главными претендентами на замещение вакантных «должностей» являются бориды. Из них уже делают или ими облицовывают особо ответственные тигли, теплообменники. Огнеупоры на основе борида циркония стоят десятки и сотни часов, ополаскиваемые беспощадными жидкими металлами.

Отклоняясь в сторону от огневой темы, скажем о твердости, износостойкости боридов. В качестве резцов бориды в составе металлизированной керамики не хуже сплавов на основе знаменитого вольфрама, но дешевле.

Неорганика кует оружие против высоких температур не только путем создания богатырских соединений.

В Институте химии силикатов АН СССР можно увидеть такой экспонат. К белому листу картона ниткой прикреплен уголек. Если хотите, вам разрешат потрогать его рукой. Уголек хрупкий, крошится.

Это была сталь. Обыкновенная сталь-3. Ее подержали в условиях, в которых работают жаростойкие сплавы. Кислород воздуха и высокая температура сделали свое черное дело. Так выглядело бы многое современное промышленное оборудование, будь оно выполнено из сталей наших дедов.

Как раз в Институте химии силикатов борьбу с коррозией ведут по линии «закрывания ворот», или, как в шутку говорят, «поверхностными методами».

Рядом с упомянутым обугленным кусочком бывшей стали на листе картона помещен второй образец. Он не примечателен ничем, кроме того, что несколько сотен часов провел на воздухе при температуре 900 градусов и остался невредимым.

Это та же сталь-3, но покрытая невидимой для глаза тончайшей жаростойкой пленкой. Она позволяет во многих случаях заменять высоколегированную сталь низколегированной или даже вовсе не легированной. Для народного хозяйства страны последствия подобных замен могут выразиться в крупных суммах сэкономленных денег и ценнейших металлов.

Такие пленки на основе тугоплавких окислов различных металлов и синтезируют в институте.