Алюміній - перший у минулому матеріал космічної ери

Матеріали

Нині титан, вуглецеві волокна і тефлон вважаються матеріалами, що переносять людство в повітря і в космос. Однак приблизно сто років тому алюміній мав таку репутацію - перший високотехнологічний матеріал.

Багато того, що колись було надзвичайним, з часом стало звичним. Це стосується автомобіля, а також телефонів, телевізорів і не зупиняється також на матеріалах. Сьогодні більшість усіх банок для напоїв, виготовлених у всьому світі, виготовляються з алюмінію. Алюмінієві профілі різної довжини та форми можна замовити через Інтернет - і кілька країн вже використовували легкий метал для карбування монет з нього. Без сумніву, алюміній - це цілком нормальний матеріал, який виготовляється та використовується в мільйонах тонн на рік, а його низька вага та висока міцність є першим вибором для незліченних застосувань.

Але це було не так давно. З точки зору досліджень матеріалів, лише кілька десятиліть тому алюміній був настільки новим і захоплюючим, що можна було говорити про тренд-метал - який був частинами цінніший за золото і без якого людство, мабуть, не злетіло б у повітря стільки ж.

Молода зірка на небі матеріалів

Є матеріали, які були відомі і використовувались тисячі років - бронза, наприклад, використовувалася за 3000 років до початку нашої ери. Вражаюча знахідка мідного меча нещодавно знову підкріпив цю тезу.

Алюміній, навпаки, надзвичайно молодий. Незважаючи на те, що це третій за поширеністю елемент у земній корі (після кисню та кремнію). Лише в 1782 році Антуан Лоран де Лавуазьє презумпція існування металу - французький хімік перевірив "землю квасцов", виявлену його німецьким колегою Андреасом Сигізмундом Маргграфом у 1754 році, і припустив, що це оксид раніше невідомого елемента. І лише в 1807 році британець Хамфрі Деві, який також займався дослідженнями в цих напрямках, винайшов назву алюміній, яка відома сьогодні, як похідне від латинської галунової форми "алюміній".

Проблема на тій ранній фазі: хоча алюміній був відомий зараз, різні види використання вже з’явилися. Не вистачало лише виробничого процесу. До середини 1800-х років процес відновлення за Wöhler було оптимізовано, виробництво було можливим лише на лабораторному рівні, і навіть після цього воно залишалося незначним. Урожайність була відповідно низькою, а ціна високою. Приблизно в середині століття (імперський) фунт коштував близько 18 000 доларів відповідно до сьогоднішньої вартості. У 1852 р. Ціна за унцію становила 34 долари (валюта того часу), в той же час така ж кількість золота називалася лише 19.

У 1855 році дванадцять алюмінієвих прутків були вперше представлені широкій світовій громадськості на Паризькій світовій виставці. А його схожий на срібло зовнішній вигляд у поєднанні з малою вагою, безпрецедентною на той час для металів, буквально надихнув маси. Серед іншого, геній наукової фантастики Жуль Верн обробляв його у своїх роботах, розробляв існуючі літаючі машини та незліченну кількість інших застосувань із них, тоді як у реальному світі, серед іншого, з нього виготовляли ювелірні вироби. На цій фазі, яка вже характеризувалась новим початком і вірою в майбутнє, виник величезний ажіотаж про метал.

Додайте більше алюмінію!

Відповідно, друга половина 1800-х років також характеризувалась тим, що незліченні дослідники та промисловці брали на себе новий «диво-матеріал». Залежно від фабрики обсяги виробництва зросли приблизно до однієї тонни на рік, а ціни стрімко падали.

Найкращий спосіб продемонструвати престиж алюмінію тієї епохи, незважаючи на падіння цін, є на двох прикладах:

Коли в 1880-х роках США продовжили і завершили довго призупинене будівництво пам'ятника Вашингтону, вони увінчали майже 170-метрову стелу замковим каменем, виготовленим із трикілограмового шматка литого алюмінію - на той момент найбільшого штампу, який коли-небудь ливали.
У 1894/95 рр. Вільгельм принц цу Від яхта з алюмінієвим корпусом зробити алюмінію. Незадовго до цього він володів гребним човном, виготовленим з того ж матеріалу, і був абсолютно в захваті від нього.

Таке використання було можливим також тому, що наприкінці XIX століття за допомогою процесу Холла-Еро та процесу Байєра були розроблені два важливі нові способи масового виробництва алюмінію - два методи, які базуються один на одному, коли готовий алюміній отримують із бокситу стає; так ми робимо і сьогодні.

Відповідно, за останні два десятиліття 1800-х років легкий метал став матеріалом, який був практично використаний у всьому світі, з якого виготовляли не тільки ювелірні вироби та подібні предмети престижу, а й оптичні прилади та взагалі незліченні компоненти, для яких низька вага мала центральне значення - не в останню чергу автомобільність, що почалася в той час. Однак найбільший прорив алюміній зазнав після рубежу століть.

У повітрі

Перші жорсткі дирижаблі були побудовані в останні кілька років 1800-х років. Один з них був побудований в Хорватії в 1896 році торговцем деревини Девідом Шварцом і зруйнований під час першого польоту роком пізніше; другий був побудований Фердинандом Графом фон Цеппеліном у 1900 році - і також був пошкоджений в канаві під час першого польоту.

Але: обидва дирижаблі були побудовані з міцною підтримкою алюмінієвої промисловості. І конструкторам, і промисловцям було зрозуміло, що пілотована авіація повинна базуватися на матеріалі. Виникла потужна взаємопідтримка - яка була надзвичайно потрібна у справі графа фон Цеппеліна, оскільки в той час його багато хто розглядав як свого роду «божевільного винахідника» і мав труднощі з отриманням коштів. Були відповідно "горбисті" перші роки дирижаблів від Боденського озера.

У 1903 році брати Райт вперше здійснили польоти на силовому об'єкті, важчому за повітря, але основна конструкція Флаєра Райта була зроблена з ялини. Через три роки німецький хімік відкрив Альфреда Вільма але один метод, щоб значно збільшити міцність алюмінію. Результатом став сплав «Дюралюміній» - з міцністю на розрив у десять разів більший, ніж чистий алюміній.

Це був правильний матеріал у потрібний час: За кілька років після польоту Райта стало ясно, що лише деревини недостатньо для все більш потужних літаків - і що звичайний алюміній також досягає своїх меж через збільшення розмірів дирижаблів.

При цьому алюміній встановив не менше віку польоту. Практично всі майбутні жорсткі дирижаблі були побудовані на базовій основі з нього; Літаки також використовують його в критичних для ваги та навантаження пунктах - хоча Перша світова війна, яка розпочалася незабаром після і дала авіації гігантський поштовх, з міркувань поставок спиралася на покриті тканиною трубчасті сталеві конструкції з переважно дерев'яними лонжеронами крил.

Але вже до кінця війни літак показав Юнкерс J7, що тут міг зробити алюміній - мисливська машина складалася з дюралевого трубчастого каркасу з такою ж дошкою. Через рік після війни Юнкерс використав накопичений таким чином досвід для роботи з Модель F13 для виготовлення першого літального апарата в монококовій конструкції - алюмінієва обшивка також одночасно взяла на себе несучу функцію, а тростина більше не потрібна як підструктура.

Успіх цієї маленької машини разом із дирижаблями, які також були повністю розроблені після війни, не тільки забезпечив великий бум цивільної авіації, але й назавжди вирізав алюміній як центральний матеріал для авіації - він існує донині Найважливіший матеріал і лише там, де він досягає своїх меж, він доповнюється або замінюється титаном або композитними матеріалами.