Легкие металлы и война
Доц. А. К. Тимашев
Военная техника, наших дней характеризуется широким применением быстро движущихся механизмов и транспортных средств. Конструкторы военных машин ведут борьбу за максимальное снижение мертвого веса применяемых механизмов. Самолеты и танки — наиболее важные механизмы — были объектом многочисленных изысканий и изобретений, целью которых явилось максимальное, облегчение конструкций без ущерба для прочности машин.
Авиационная техника совершенствуется в трех направлениях. Скорость полета, увеличение радиуса действия. и повышение, «потолка» — таковы основные цели, которые ставят перед, собой конструкторы авиамашин и моторов, В достижении этих целей существенное значение имеют уменьшение веса летательного аппарата и его механизмов и увеличение прочности и надежности работы машин и моторов. Основными конструктивными материалами, удовлетворяющими этим требованиям, являются в первую очередь алюминий и его сплавы. Алюминий в 3 раза легче железа и в 3,5 раза легче меди. При замене стали легкими сплавами (алюминия, магния) вес конструкции обычно уменьшается примерно в два раза при сохранении той же прочности.
Низкий удельный вес алюминия и магния и высокие механические свойства их сплавов дают широкие возможности резкого снижения мертвого веса движущихся механизмов и транспортных средств. Путем, использования легких металлов созданы новейшие конструкции быстроходных танков, достигнуто увеличение подвижности автоброневых частей. Вследствие снижения веса дизельмоторов последние могут заменять не только автомобильные, но даже авиационные двигатели внутреннего сгорания. В том же направлении совершенствуются и судовые двигатели морского и речного флота.
Снижение веса автомашин уменьшает расход горючего и сокращает износ шин. Экономия, нефти и каучука — важнейший фактор усиления эффективности военных действий.
Применение алюминиевых сплавов при конструировании железнодорожных вагонов дает экономию в весе не менее 50%, что весьма ускоряет передвижение войск и материалов. Следствием применения легких металлов в движущихся механизмах является огромное увеличение скорости транспорта всех видов. Алюминиевые детали снижают вес и инерцию движущихся частей авиационных и других моторов, увеличивают число оборотов и мощность двигателей. Снижение мертвого веса облегчает трогание с места и торможение и повышает скорость движения.
Изготовление из алюминиевых сплавов (вместо стали) цистерн, контейнеров для перевозки нефтепродуктов, кислот, пищевых продуктов увеличивает емкость цистерн на 20—25% без увеличения веса.
На морских и речных судах алюминий применяется для термоизоляции, в частях моторов, а в последнее время — для палубных сооружений; мачты, щитовые перекрытия, лоцманские будки и спасательные шлюпки из алюминиевых сплавов представляют большие преимущества по сравнению с деревянными конструкциями, благодаря большой легкости, прочности и огнестойкости.
Легкость, сопротивляемость действию дыма и высокая отражательная способность алюминия делают его пригодным в качестве кровельного материала. На военных кораблях нередко пользуются алюминиевой мебелью (кроватями, шкафами, обоями). Легкость, несгораемость, гигиеничность — неизменные свойства алюминия.
Алюминий и его сплавы отличаются большой стойкостью против коррозии, поэтому он получает все большее применение в судостроении. Но алюминиевые сплавы устойчивы не только по отношению к пресной и морской воде. Они могут сопротивляться азотной и серной кислотам, углекислому газу, различным маслам, эфирам, органическим кислотам и другим химическим веществам. Поэтому в химической промышленности, в частности в коксобензольном производстве и при изготовлении различных газов и взрывчатых веществ, получила широкое применение алюминиевая аппаратура. Благодаря своей химической стойкости алюминий часто применяется в производстве искусственного шелка.
Алюминий в виде порошка, смешанного с окисью железа, носит название термита. Термитом заряжаются зажигательные снаряды и авиабомбы. Термитный порошок употребляется также для сварки рельсов и других крупных металлических предметов. Он дает яркую вспышку при сгорании, а потому используется в пиротехнике для осветительных ракет, фотографических вспышек и т. п. Не меньшее значение в пиротехнике имеет другой легкий металл — магний.
Легкие металлы широко используются в электротехнике сильных и слабых токов — в линиях высокого напряжения и подстанциях, в телефонном и телеграфном оборудовании, в радиоаппаратуре. Несмотря на то, что электропроводность алюминия на 40% меньше, чем меди, применение алюминиевых проводов экономически выгоднее, так как они вдвое легче медных. Поэтому алюминий быстро вытесняет медь в воздушных линиях передач. Будучи немагнитным, алюминий широко применяется в электроаппаратуре в тех случаях, когда магнитные свойства материала вызывают потери мощности.
***
Магний еще легче алюминия. Поэтому из высокопроцентных магниевых сплавов (например, из электрона, 90% которого составляет магний, а остальные 10% — алюминий и цинк) изготовляются части самолетов, моторов, баков для горючего, радиоаппаратура и т.п. Удельный вес магниевого сплава «дауметалл», изготовляемого в Америке, составляет едва 1,8 (при среднем удельном весе алюминиевых сплавов 2,8; цинка 7,1; меди 8,9).
Особенно большое применение получили алюминиевые сплавы типа дюралюмин. Алюминий в чистом виде имеет сопротивление разрыву в 4 раза меньшее, чем дюралюмин, который, кроме алюминия, содержит около 4% меди, кремний и марганец. Между тем, удельный вес дюралюмина (2,8) лишь незначительно выше удельного веса алюминия (2,7). Высокая прочность, пластичность и сопротивление износу сделали дюралюмин наиболее распространенным сплавом.
В последнее время получил распространение новый алюминиевый сплав, содержащий медь, никель и титан. Этот сплав, весьма хорошо поддающийся горячей обработке, применяется англичанами в авиамашинах как основной конструктивный материал. Прочность этого сплава на 30% выше прочности дюралюмина.
Алюминий и магний в сочетании с другими металлами дают многочисленные разновидности металлических материалов, пригодные для самых разнообразных применений.
Чувствительность магния и его сплавов к атмосферной и морской коррозии являлась главным препятствием к их применению в авиации и для других целей. Но в последнее время широкое использование защитных покрытий — хромирования, эмалировки и даже простой окраски и покрытия лаком — расширило область применения магниевых сплавов.
Геодезические приборы, барометры, фото-и киноаппараты, кипятильники, нормативная посуда, алюминиевая фольга для упаковки пищевых продукте, алюминиевые краски, даже одежда из алюминия — таковы многообразные применения этого металла в военном деле.
В сочетании с другими металлами алюминий и магний используются с большой эффективностью. Так называемое алитирование железа (т. е. покрытие его алюминием) сообщает черному металлу высокую коррозионную стойкость и жароупорность. Алитированная аппаратура применяется в военнохимической промышленности. Сталь с алюминиевым покрытием выдерживает более высокую температуру, чем сталь с оловянным и цинковым покрытием, и сопротивляется коррозии лучше, чем белая жесть.
Алюминий служит одним из важнейших заменителей дефицитных цветных металлов, особенно олова и меди. Из алюминиевой бронзы изготовляются детали торпед, разнообразная арматура, винты и т. п.
Понтонные мосты новейших конструкций состоят из стальных и алюминиевых частей.
Как видно из предыдущего, применение легких металлов в военном деле чрезвычайно разнообразно, однако наиболее важным является использование их в самолетостроении. В самолетах легкие сплавы составляют до 90% общего веса.
По английским данным, средний вес военного самолета составляет около 3,75 т, в том числе алюминий — 2,3 т, железо и сталь — 0,75 т, медь — 0,15 т, никель, хром, молибден, магний и олово (по 30 кг каждый) — 0,15 т. Кроме того, используется небольшое количество свинца и цинка.
Таким образом, план Рузвельта, предусматривающий постройку 50 000 самолетов, потребует около 115 000 т алюминия. Вес новейших бомбардировщиков превышает 7 и больше тонн. Расход легких сплавов на эти машины значительно выше.
***
По предварительным подсчетам американских журналов, мировая выплавка алюминия в 1940 г. превысила 700 000 т1, в том числе в США 200 000 т, в Канаде 90 000 т. В 1939 г. выплавка алюминия в капиталистических странах составила 615 000 т.
Не располагая собственным алюминиевым сырьем, Германия использует бокситы, залегающие на территории Венгрии и других занятых ею стран. Одной из задач англо-американских стран является расширение производства алюминия и магния в таких масштабах, чтобы обеспечить преобладание противогерманской коалиции. Насколько успешны результаты проводимых мероприятий, видно из следующих данных.
В 1940 г. в США выплавка алюминия увеличилась с 145 000 до 200 000 т, т. е. на 38%. К июлю 1941 г. мощность заводов США предполагалось довести до 350 000 т, к июлю 1942 г. — до 415 000 т., что превысит мощность германских заводов вдвое.
Америка строит алюминиевые заводы с небывалой скоростью: в 3—4 месяца вырастают мощные производственные установки. Уже пущены первые очереди сверхмощного алюминиевого завода в Ванкувере, близ Тихоокеанского побережья (полная мощность этого завода запроектирована в 75 000 т), и в Шеффильде на реке Теннеси. Широко используется как собственный, так и привозной боксит из Гвианы, Бразилии, Нидерландской Индии. Огромные гидростанции на реках Колумбии, Колорадо, Теннеси и Ниагарский водопад дают электроэнергию для алюминиевых заводов; на притоках реки св. Лаврентия работают гидростанции, снабжающие энергией канадские алюминиевые заводы, значительно расширенные за последние годы. Даже в глубине далекой Африки, в английской колонии Ньяссалэнд, строятся алюминиевый комбинат и электростанция.
Не менее серьезные мероприятия проводятся и в магниевой промышленности, Предпринятые США новостройки должны увеличить мощность магниевых заводов в 5—6 раз. Строятся заводы в Тексасе (на берегу Мексиканского залива, где будет использована в качестве сырья концентрированная морская вода), на западе США, где будут перерабатываться магнезиты и доломиты, а также рапа Большого Соленого озера. В течение одного только года мощность заводов, изготовляющих магниевое литье, увеличена в 1,5 раза: построены новые заводы в Лос-Анжелосе, Буффало, Гарвуде, Нью-Кенсингтоне. Компания Форда переключила свою основную деятельность на обслуживание военного авто- и авиастроения, В Канаде, Австралии и других частях Британской империи строятся новые металлообрабатывающие заводы.
Огромным преимуществом Америки и Англии являются чрезвычайно большие сырьевые ресурсы. Это в еще большей степени относится к СССР. Наши бокситовые, алунитовые, нефелиновые месторождения практически неисчерпаемы. Вместе с тем мы располагаем высококачественными бокситами, которые могут обеспечить расширение производства необходимого металла в короткий срок. Наша алюминиевая промышленность, впервые созданная в 1932 г., развивается быстрыми темпами. Советскими заводами освоены и усовершенствованы наиболее современные методы производства и переработки легких металлов и сплавов. По производству алюминия и магния СССР занимает одно из первых мест в мире, что обеспечивает снабжение нашей оборонной промышленности.
Комментарии к статье
1Без СССР.
Читайте в любое время
