Техника - молодёжи 1972-05, страница 40

ВЕРНИСАЖ ИЗОБРЕТЕНИЙ

ОГНЕМ РОЖДЕННЫЕ

Г. АЛОВА, наш спец. корр.

Горение и синтез, разрушение и созидание — казалось бы, взаимно исключающие понятия. В лаборатории макрокинетики Института химической физики АН СССР эти термины стали синонимами, горение превратилось в некую «реакцию созидания», с помощью которой получены ценные продукты.

Трудно найти в Подмосковье более живописное место, чем окрестности Черноголовки. Дорога к этому поселку, появившемуся совсем недавно, серпантином извивается среди первозданных русских лесов. За могучими стволами вековых сосен и елей открываются взору современные Се-тонные здания с широкими зеркальными окнами. Здесь находится Ногинский научный центр — крупное подразделение ордена Ленина Института химической физики АН СССР. Этим филиалом руководит профессор Ф. Дубовицкий, ученик и сподвижник академика Н. Семенова.

В лаборатории макрокинетики (в ней изучают влияние физических процессов на скоротечность химиче-сних реакций) и состоялось то замечательное открытие, которому посвящен Этот рассказ. Предварительно следует указать, что лабораторию возглавляет доктор физико-матема-тичесних наук А. МЕРЖАНОВ. Его соавторы по уникальной работе — И. БОРОВИНСКАЯ и В. ШНИРО.

История науки и техники пестрит изобретениями, появившимися не по воле их создателей. Не зря в старину случай именовали Великим Господином, подчас влияющим на судьбы людей. Нечто подобное, подчиненное ряду случайностей, произошло и в лаборатории макрокинетики. Сотрудники занимались сугубо теоретическими вопросами горения конденсированных систем, к числу которых относятся порох и другие взрывчатые вещества. В ту пору среди ученых шел спор: где именно протекает реакция, ответственная за скорость горения. — в конденсированной фазе или в газообразной среде?

Процесс горения этих систем проходит две стадии. Прежде всего наступает распад, сопровождающийся выделением тепла и образованием промежуточных газообразных продуктов (первая стадия) Они. реагируя между собой н тоже выделяя тепло, образуют конечные соединения. Так выглядит вторая стадия.

По мнению одних ученых, скорость горения определяется реакциями, протекающими в газовой среде. По мнению других — распадом.

Последней точки зрения придерживался и Александр Григорье вич Мержанов. Стремясь доказать спою правоту, он вместе с сотрудниками разработал состав, который при горении совсем не давал газов. Это был железо-алюминиевый термит, разбавленный окисью алюминия.

Сначала такая модель безгазового горения вполне устраивала исследователей. Она сравнительно легко описывалась количественно на базе классической тепловой теории горения. Однако картина распада оказалась слишком сложной и многостадийной. Начались

поиски состава, который упростил бы задачу.

Однажды исследователи поместили в сосуд-реактор смесь порошков титана и бора в надежде, что реакция пройдет «напрямик». Мечтая о наглядной модели безгазового горения они меньше всего думали о том, что может произойти после реакции. А произошло нечто поразительное: смесь, предварительно хорошо перемешанная и спрессованная, не только сохранила приданную ей форму, но и обрела исключительную твердость и прочность. Более того, когда была подобрана соответствующая инертная среда, из пламени вышел один из «младших братьев алмаза» — чистый борид титана, известный в технике абразив.

Это походило на фантастику — слишком уж простой была технология выделки абразива. Исследователи знали о трудностях, сопровождавших получение боридов. Предпочтение отдавалось двум методам. В одном варианте смесь (титан плюс бор) постепенно нагревали примерно до 1500° С, а затем выдерживали несколько часов в высокотемпературной печи.

Пытаясь снизить себестоимость продукта, инженеры разработали другой вариант: для смеси употребляли не дорогостоящий титан, а его дешевую окись. Однако та

кую смесь приходилось обрабатывать при более высокой температуре, достигавшей 2000° С. Примем продукт не отличался чистотой.

И вдруг все эти недостатки были устранены словно по мановению волшебной палочки. Выходило, что безгазовое горение может обеспечить получение абразива без затрат электроэнергии и применения высокотемпературного оборудования. Исследователи сумели оценить значение нежданной находки.

Продолжая поиск, они соединяли различные металлы по очереди с бором, углеродом, кремнием... Хорошо перемешанные и спрессованные тонкие порошки «сжигали» в реакторах из нержа веющей стали. Во избежание окисления наполняли эти сосуды инертным газом — азотом. И тут случай преподнес новый сюрприз. Из смеси титана с бором получился не просто борид, а с примесью нитрида - соединения тнтана с азотом. От газа, оказавшегося в данных условиях не инертным, пришлось отказаться. Его заменили аргоном.

Любое явление становится более понятным, когда увидишь его, когда убедишься в его существовании воочию. Памятуя это, Мержанов и Боровинская предложили мне взглянуть на подопытные образцы. Темно-серые цилиндры-заготовки выглядели как литые. Но впечатление было обманчиво: стоило мне неосторожно взять один из них, как он распался на мельчайшие пылинки, лишь на пальцах остался темный налет. Исследователи, лучше знакомые с характером образцов, были куда предусмотрительнее. Заготовку поместили в реактор, который заполнили аргоном. Застекленное окошко позволяло наблюдать все. что происходило за толстыми стенками. Вот вспыхнул запал, а за ним и смесь. Факел был столь ярок, что стало больно глазам. Зона горения еще перемещалась сверху вниз, а в верхней части образца уже образовался готовый продукт. Когда цилиндр остыл, он почти не изменился в объеме и сохранил прежний вес. Однако этого не скажешь о свойствах — можно было без всякого опасения стучать цилиндром по столу или швырять его на пол. Частички циркония и углерода (на сей раз горению подвергали такую систему) превратились в монолит. Словно сказочный Феникс, смесь вышла из пламени преображенной в карбид редкого металла.

Направление исследовательских работ подсказала сама жизнь: для решения современных техниче

38