История учит нас, что человечество путем долгих и постепенных усилий достигло настоящей цивилизации. Длинный путь, пройденный до сего времени, с разных точек зрения делится различно. Весьма распространено деление истории человечества на периоды по орудиям и металлам, игравшим главную роль в известную эпоху.
Начальная эпоха — каменный век, когда люди не знали обработки металлом и все свои орудия делали из камня. Затем следовал век бронзы и меди, а ныне мы живем в железном веке. В самом деле, железо имеете в настоящей цивилизации столь важное значение, что без него были бы абсолютно немыслимы все успехи современном промышленности и техники. Без железа мы не можем обойтись, тогда как легко могли бы обойтись без золота, и несомненно, что если в настоящее время железо не благороднейший металл, то уж наверное полезнейший и необходимейший для нас на каждом шагу.
Остановимся ли мы на этом, или же можно думать, что наступит иной век, когда и железо отойдет на второй план? Какой же металл замените железо, какой век наступит?
Современная наука уже может дать ответ на эти вопросы, и в настоящей беседе мы познакомим читателей с свойствами металла, который заменит железо для наших отдаленных потомков, которые будут жить в алюминиевом веке. Будущий век — алюминия. Но почему же алюминия, а не другого металла? Верно ли это?
Для того чтобы какой-либо металл мог заменить железо, необходимы следующие условия. Во-первых , необходимо, чтобы новый металл был лучше железа; во-вторых , необходимо, чтобы он был распространен, в природе никак не в меньшем количестве, чем железо. Именно таким металлом и является алюминий. Ниже мы познакомим читателя со всеми свойствами этого удивительного металла, который по твердости может заменить сталь, превосходя ее в других отношениях, а по красоте, особенно в сплавах, может конкурировать с золотом и серебром. И что всего замечательнее, залежи этого удивительного металла несравненно больше, чем железа. Этот новый металл находится всюду; мы ежедневно и ежечасно топчем его ногами. Алюминий иначе называется глиний, и уже одно название показываете, что он главная составная часть глины, той глины, к которой мы ныне относимся с таким незаслуженным и обидным презрением. Как изменится в будущем значение обычной у нас фразы: «колосс с глиняными ногами »! Помилуйте, скажут наши потомки, — глиниевы ноги, да ведь лучше и прочнее ничего нельзя и сделать! Так-то меняются времена, и мы с ними...
Итак, мы знаем , какой металл должен заменить наше ржавое железо и произвести огромный переворота в цивилизации, знаем свойства этого чудесного металла, — в чем же дело?
В добывании этого металла. Он несравненно лучше и распространеннее железа, но до сих пор мы не знаем дешевого способа его получения, а дешевизна неизбежна для того, чтобы глиниевый век мог заменить железный. Открытие этого способа произведет в истории человечества переворот, в сравнении с которым важнейшие политические события, кровопролитнейшие войны будут сущими пустяками, почти нестоящими внимания. И этот мировой переворота совершится не на поле битвы, а где-нибудь в уединенной лаборатории скромного труженика науки, которому удастся открыть тайну легкого превращения глины в глиний.
Но скажем несколько слов об этом металле, чтобы читатель не счел выше приведенные слова за преувеличение.
Алюминий или глиний — наиболее распространенный на земле металл, но в металлическом виде он никогда не встречается, а лишь в виде глинозема, т. е. соединения его с кислородом (Аl2 О3), входящего в состав наиболее распространенных горных пород и главнейшей части глины.
Алюминий серебристого цвета; удельный вес чистого металла 2,56 (т. е. только в 2 1/2, раза тяжелее воды); обработкой удельный вес увеличивается до 2,67; электропроводность его в 3 1/2 раза более, чем для железа, и в 2 раза менее, чем для меди. Алюминий — хороший проводник теплоты; температура плавления его лежит между точками плавления цинка и серебра; она, по различным наблюдениям , 600—850° Ц. Теплоемкость, по разным определениям , 0,202—0,2253, т. е. она для алюминия выше, чем для большинства металлов, что соответствуете низкому атомному весу алюминия.
Алюминий хорошо выполняете литейные формы и дает хорошее литье в чугуне и в земле. Если он поглотит кислород или сплавится со следами кремния, то делается серым и ломким; поэтому литейную поверхность форм покрывают углем или обожженным криолитом. Замечательное свойство металла сопротивляться разъеданию (чем особенно страдает железо) сильно ослабевает, если металл нечист. На алюминий не действуют сернистый водород, сернистый аммоний, азотная кислота, которая проявляет действие только при температуре кипения; он не чувствителен к влиянию растительных кислот и на воздухе очень хорошо сохраняется, даже в тончайших листках. В кипящей воде компактный алюминий не изменяется. Даже при краснокалении водяной пар им не разлагается. В тонко разделенном состоянии и в виде листиков при кипячении металл разлагает воду. Соляная кислота хорошо растворяете алюминий. Главные затруднения, которые мешают применению алюминия, состоят в дорогой его цене и в том , что обращено мало внимания на свойства алюминия с точки зрения их утилизации. Он применяется ныне для большого числа оптических и математических инструментов, в ювелирном деле и различных «articles de fantaisie», требующих прочности и легкости. Легкость металла — очень важное свойство его, которое в соединении с прочностью сделало бы алюминий, при низкой цене на него, незаменимым материалом для разнообразнейших применений.
Очень важною помехой для применения алюминия является трудность соединения двух его кусков. При нагревании металла для спаивания, на поверхности его образуется тонкая пленка глинозема, который не дает соединяться припою с металлом. То же имеет место и для сплавов алюминия. Однако, применяя некоторые методы, можно производить и спаивания алюминия (способы Мурея и Бурбуза).
Сплавы алюминия, и ныне представляющее уже значительный практически интерес, в будущем, с удешевлением алюминия, наверное будут играть очень важную роль в промышленности. Эти сплавы очень многочисленны. Как общее положение, можно указать, что алюминии улучшает качества почти всех металлов, к которым прибавляется в малых количествах. Он увеличивает прочность их, блеск мягких металлов и сообщает им большее сопротивление действие химических агентов. Он сплавляется почти со всеми полезными металлами. Если он сплавлен с железом, то не может быть из него выделен вполне в металлическом виде; железо, содержащее более 7—8% алюминия, делается хрупким и кристаллизуется в длинных иглах.
Алюминий, сплавленный с небольшим количеством серебра, теряет значительно в ковкости; но с примесью 5% этого металла он хорошо обрабатывается и принимает много лучшую полировку, чем чистое серебро. С 3% серебра алюминий очень хорош для физических инструментов, потому что он тверже, белее, чем серебро, и не тускнеет даже от сероводорода. Сплав с малым количеством серебра особенно пригоден для коромысла весов и его примкнете для этой цели довольно распространено. Сплав, содержащий 5% серебра, не раз рекомендовался для разменной монеты, потому что он тверд, блестящ и с течением времени не утрачивает блеска.
Сплавы алюминия с оловом не имели значения, пока Бурбуз не применил для спайки алюминия и не показал других их свойств. Сплав, содержащий 100 ч. алюминия и 20 ч. олова, уже имел успех с промышленной точки зрения; но сплав 100 ч. алюминия и 10 ч. олова еще интереснее: он белее алюминия, уд. веса 2,85, т. е. немного более, что для алюминия; он может быть с одинаковыми удобством , как и алюминий, применен для конструирования всех инструментов, требующих особой легкости. Его сопротивление действию различных химических агентов больше, чем для чистого алюминия, а обработка легче. Что же касается спаивания, то оно столь же легко, как для латуни, и идет безо всякой специальной подготовки. Многие инструменты готовятся из этого сплава, который составляете уже предмета производства, применяемый для конструирования оптических, геодезических и физических приборов. Наиболее интересный сплав цинка с алюминием содержит последнего 3%; он тверже и более блестящ, чем цинк.
Сплав из 97% золота и 3% алюминия красивее цветом , чем чистое золото, которое при этом не теряет других своих качеств.
Таким образом, введете малых количеств других металлов в алюминий увеличивает его блеск и твердость, не меняя значительно его других свойств; введение же малых количеств алюминия в другие металлы почти всегда возвышает их качества.
За последнее время изо всех сплавов особенно большое значение получила алюминиевая бронза, особенно потому, что для фабрикации её применен электрический способ.
До последнего времени наилучшим способом получения алюминиевой бронзы считался способ братьев Каулс (Cowles, в Кливленде, в Огайо, Сев. Америка). Но ныне француз Эру (Heroult) заменил термический способ Каулсов способом термо-электролитическим, который оказывается гораздо более выгодным и удобным. Прежде чем перейти к краткому описанию этих способов, опишем свойства алюминиевой бронзы, которая вскоре, вероятно, уже заменит обыкновенную — оловянную.
Сплав алюминия с 5% меди еще ковок; при 10% меди он более не годен к обработка. Сплавы, содержание более 80% меди, имеют прекрасный желтый цвет; содержание от 5 до 10% меди называются алюминиевой бронзою; она изучена хорошо Перси, Сен-Клер-Девиллем, Дебрай и др. Она очень прочна, ковка и хорошо полируется. Если содержите алюминия возрастает свыше 10%, то твердость сплава увеличивается настолько, что он лишь с трудом поддается обработки. Сплав с 10% алюминия светлый, желто-золотистый, а при 5% алюминия — красноватый, желто-золотистый; при 2% алюминия — почти медно-красный.
Алюминиевая бронза отличается от обыкновенной — оловянной — тем, что при плавке не окисляется и дает необыкновенно чистое литье. Бронза с 10% алюминия вместе с большой твердостью соединяет вязкость; при температурах от наиболее темно-красного каления и почти до температуры плавления она вполне ковка.
Удильный вес алюминиевой бронзы уменьшается с увеличением содержания алюминия. Прочность алюминиевых соединений замечательна, причем относительно количества алюминия замечено, что уменьшение уже на 1% этой полезной составной части влечет за собою заметное понижение прочности, но вместе с тем увеличивает растяжимость сплава. Для характеристики твердости алюминиевой бронзы укажем на применение её для производства почтовых марок в Париже. В этом производстве много труда было подыскать плиты, на которые кладутся листы марок, продырявливаемые особыми пробойниками. При каждом ударе пробойники входят в отверстие плиты и так как в машине имеется 300 пробойников, быстро работающих, то в день пробивается 180.000.000 дыр. При таких условиях бронзовая плита изнашивается в один день, и даже стальные плиты быстро портятся. Когда их заменили плитами из алюминиевой бронзы, они стали держаться по целым месяцам. По опытам Strange, оказывается, что алюминиевая бронза в 8 раз тверже обыкновенной бронзы.
По мнению Е. Self, алюминиевая бронза по сопротивлению на разрыв и растяжимости легко выполняет условия, поставленные для стальных орудий (кованой стали) правительствами Англии и Германии, от которых требуется сопротивление на разрыв около 4916 кило на кв. сайт. при удлинении 15%. Эти пушки можно делать при той же их прочности во много меньшее время и дешевле, применяя бронзу с 10% алюминия.
Алюминиевый сплав Webster Company был испробован для лопастей пароходного винта судна, работающего при разнообразных условиях и в реках, и в тропических морях; он уже работает несколько времени и пока незаметно никакой существенной порчи материала.
Сплавы алюминия, по-видимому очень, пригодны для всех трущихся частей машин. Особый сплав Webster Company был применен для хомутов эксцентриков одного парохода, и практики очень хвалят таковое его применение. Бронза Cowles была применена с успехом для подшипников динамо-машин большой скорости.
