Порошковая металлургия в xix веке

Порошковая металлургия  в xix веке (часть 2)

            Перед русскими учеными  и инженерами была поставлена задача — разработать способ получения  ковкого металла, найти области  его применения, извлечь из нового металла максимальный доход. Вскоре эта задача была успешно решена — Россия стала во главе платинового дела и явилась родиной современной технологии порошковой металлургии. 

"Белый металл" (так часто в России называли  платину) впервые исследовал в  Екатеринбурге И. И. Варвинский. Но он еще не решался объявить  этот металл платиной. Тем не менее Варвинского следует считать первым исследователем отечественной платины. 

В 1823 г. исследование уральской платины проводилось  в Петербурге в Горном кадетском  корпусе В.  

В. Любарским. Он первый установил, что "загадочный сибирский металл" обладает некоторыми свойствами сырой платины, содержит "знатное количество" иридия (60%) и осмия (30%). Он исследовал также его минералогический состав и установил его полную аналогию с южно-американским осмистым иридием. Позднее (1824) профессор химии Петербургского университета И. Н. Соколов подтвердил выводы Любарского. 

Большой поборник платинового дела Н. Р. Мамышев писал: "Существование в Уральских  горах платины... ныне доказано несомненно. Она отыскана в них в немалом  количестве... но всякая вещь ценится только по той пользе, которую от нее получить надеются, и редкости подлежат тому же правилу". При его деятельном участии на Урале началось изучение сырья и были изготовлены первые платиновые изделия (1825). 

Уральский инженер  А. Н.Архипов при участии инженера Г. А. Иоссе и мастера В. Сысоева применил описанный в литературе метод Архарда— Жакетти. Этим методом он изготовил платиновую чернильницу, цепочку, пистолетную и ружейную полки и др. Вскоре выделка изделий этим методом была прекращена: зарубежный метод для широкого производства платиновых изделий оказался непригодным. Надо было изыскивать новый способ» 

Последнее слово  в деле использования уральской  платины, как показало время, было сказано  в Петербурге П. Г. Соболевским (1782—1841). 

В 1825 г. Горный департамент  поручил П. Г. Соболевскому, "известному своими знаниями", организовать лабораторию, а затем возглавить исследования по изучению платины и изыскать сферу  ее использования. Эта лаборатория  была создана в здании Горного  кадетского корпуса и явилась первым в России химико-металлургическим научным центром. 

Сотрудниками  Соболевского были химик В. В. Любарский  и мастер В. Сысоев, ранее работавший на Урале в лаборатории Архипова. 

П. Г. Соболевский  к этому времени был уже  хорошо известен в научных кругах. Его ценили за большой и разносторонний практический опыт и глубокие теоретические знания, умение успешно осуществлять на практике результаты своих научных и инженерных замыслов.

Это был широко образованный инженер и ученый, деятельный организатор науки и производства, крупный общественный деятель. Он успешно работал в области осветительной техники, черной и цветной металлургии, химической технологии, конструирования машин и судов и т.п. Соболевский создал новый прибор — термоламп для газового освещения и отопления (1811), применявшийся в Петербурге и на Урале, где он длительное время (1811 — 1825) работал на заводах (Пыжва, Воткинск). Здесь он впервые в нашей стране внедрил в отечественную металлургию пудлинговый передел чугуна (1816), соорудил первый на Волге и Каме пароход (1817). Позднее, в 30-х годах, возвращаясь к идее интенсификации металлургического процесса, Соболевский (после длительных заводских опытов) составил мемуар на актуальную для того времени научно-техническую проблему — применение горячего дутья в доменных печах.  

Мемуар был  заслушан на общем собрании Академии наук и получил высокую оценку ученых. Соболевский участвовал в  двух важных работах, проводимые совместно  с академиком Петербургской академии наук Б. С. Якоби (1801 — 1874), — сооружении электрохода и испытании его на Неве (1838) и создании знаменитого способа гальваностегии, 

Наряду с академиками  Петербургской академии наук физиком  Э. Х. Ленцем (1804—1865), математиком М. В. Остроградским (1801-1861), физиком А. Я. Купфером (1799-1865), чл. кор. Петербургской академии наук П. Л. Шиллингом и почетным членом Петербургской академии наук И. Ф. Крузенштерном (1770—1864) Соболевский ряд лет работал в научно-технических комитетах по электромагнетизму и подводному плаванию. Он участвовал в составлении новой химической номенклатуры вместе с Г. И. Гессом и профессорами С. А. Нечаевым и М. Ф. Соловьевым. 

Из краткого обзора круга научных интересов  Соболевского с совершенной ясностью выступают его замечательные  качества: обширный ум, способность к упорному труду, умение быстро откликаться на все новое, прогрессивное; он всегда был в курсе важных событий науки и техники. Во всех своих изысканиях Соболевский подчеркивал, что ценность, научного поиска или открытия прежде всего определяется его практической целесообразностью и достигаемой им экономией. "Опыт — лучший критерий любых научных прогнозов", — подчеркивал Соболевский. Все эти качества привлекали к Соболевскому видных ученых, с которыми он постоянно общался. 

Прослеживая творческий путь Соболевского, отметим, что стиль его инженерной деятельности, характер его научного мышления следуют лучшим традициям передовых деятелей отечественной науки, и прежде всего М. В. Ломоносова. 

Соболевский долгие годы был бессменным секретарем Вольного экономического общества, избирался иностранным членом зарубежных научных организаций, представлял русскую науку на съезде ученых-естествоиспытателей в Германии, где выступил с докладом об открытом им способе переработки платины (1834). 

Признанием его научных заслуг явилось избрание его членом-корреспондентом Петербургской академии наук (1830). 

Перед началом  своих исследований П. Г. Соболевский с участием В.В. Любарского обратился к опыту прошлого. Особое внимание они уделили изучению трудов М. В. Ломоносова, в которых нашли отражение идеи о производстве порошков и применении их в практике. Были подвергнуты экспериментальной проверке работы предшественников — А. А. Мусина-Пушкина, А. Н. Архипова, Г. А. Иоссе и др. Много времени было затрачено на проверку экспериментов зарубежных авторов, в первую очередь способа Архарда—Жанетти. О недостатках этого наиболее распространенного тогда способа Соболевский говорил: "Продолжительность сего способа, требовавшего несколько дней на выжигание фунтового сплава платины, крайний вред, могущий последовать от мышьяковых испарений как для работающих, так и для живущих в соседстве, и вместе с тем надежность способа сего, ибо при всем старании нашем и усердии мастерового Сысоева не мог он выделить годного куска платины больше 28 золотников, — все сие неверное средство и стараться изыскать другое, более надежное.  

Старания наши не были тщетны". 

Соболевский изыскал  принципиально иные пути создания нового способа. После длительного времени  опыты Соболевского и его сотрудников увенчались успехом, и исследователи "зрели себя счастливыми". 

Новый способ состоял  из следующих операций: порошки платины, полученные прокаливанием хлорплатината  аммония, прессовались в цилиндрические заготовки, которые после спекания подвергались горячей обработке давлением. 

Сам Соболевский  описывает технологию этого процесса следующим образом: "... очищенную  платину в губчатом виде набиваем мы, холодную, весьма плотно в толстую  железную кольцеобразную форму произвольной величины, сдавливаем ею сильным натиском винтового пресса и, вынув из формы, получаем плотный кружок, имеющий металлический блеск". 

Успех Соболевского и его сотрудников поставил Россию во главе платинового дела. 

Как специалист широкого профиля Соболевский, по всей вероятности, был знаком со многими смежными науками, в том числе и с технологией древнего производства керамических материалов. Основные приемы процесса керамического производства состоят из следующих операций: 

а) обработка  сырья (измельчение);  

б) приготовление  массы, смешение составных частей;  

в) формование (прессование) изделий;  

г) термическая  обработка (обжиг).  

При обжиге происходит разложение гипсового вещества, повышаются прочность и химическая стойкость  заготовки, образуется монолитное изделие (процесс спекания). 

По мнению Соболевского, этот процесс еще не мог обеспечить полного уплотнения порошкового  тела. Поэтому при разработке беспористых  материалов кроме принятых в керамической технологии операций Соболевский применил существенно новый процесс —  горячее прессование холоднопрессованных заготовок (процесс, получивший всеобщее признание в наши дни). 

Новый способ отличался  от способа Воллостона, который стал известен только в 1829 г., т.е. через три года после открытия способа Соболевского (1826) и спустя два года после его обстоятельного публичного доклада в России (1827). 

Химическая часть  обоих методов во многом совпадала, но металлургическая была принципиально  различна: Соболевский прессование  платиновой губки проводил на холоду и полученные брикеты прокаливал, Воллостон прессовал ее в горячем состоянии (это представляло большие трудности) . В своем докладе Соболевский подчеркивал значение различия этих операций. 

Как видим, в  двух методах, разработанных в разных странах в разное время, имелось  что-то общее, но каждое открытие, как известно, связывается с именами тех, кто первым описал его, кто больше всего сделал для его развития и внедрения в практику.  

Именно поэтому  общепризнано, что современный метод  порошковой металлургии создан в  Петербурге. 

В 1828 г. в России была создана новая отрасль промышленности: аффинаж платины и массовая чеканка монет. На Соболевского было возложено руководство "всем, что относится до успешного производства работ", т.е. аффинаж платины, получение ковкого металла, чеканка монет. В 1844 г. чеканка монет была прекращена вследствие опасения правительства о возможной подделке монет. Всего за 17 лет (1827—1844) было выпущено монет на 4 251 843 руб. Об успехах техники чеканки российских монет стало известно за пределами страны. Колумбия, например, пыталась последовать русскому опыту и внимательно следила за распространением платиновых монет. 

Выражая "восхищение... всех знатоков монет", всемирно известный  ученый А. Гумбольдт (1769-1859) особенно подчеркивал  заслуги автора нового метода: "Столь замечательно выполненные монеты... показывают, что в Петербурге более чем где-либо сумели преодолеть технические трудности, связанные с очисткой и обработкой платины. 

Эти заслуги  отмечены и другими учеными, государственными деятелями. Так, член-корреспондент Петербургской академии наук физик Н. П. Щеглов (1793—1831) писал: "Все почти европейские знаменитости химии в течение семидесяти лет старались найти простейший способ отделить чистую платину от сопровождающих ее обыкновенно в природе других минералов и приводить в ковкое состояние, но доселе усилия их были безуспешны". Он отмечал, что найден "такой способ, при котором, кроме горна, винтового пресса и ничтожного количества углей, ничего не нужно и которым в час получается большой кусок платины, совершенно готовый для изделия и совершенно чистый, тогда как очищенная иностранцами платина всегда содержит остаток мышьяка...". 

"Всей Европе  известно, — писал Г. И. Гесс, — что вся уральская платина обрабатывается в лаборатории Горного корпуса... Способ господина Соболевского отличается перед прочими своей простотой...". 

"Ему [П.  Г. Соболевскому] обязана Россия  за введение искусственно очищать  и обрабатывать платину" (управляющий  Горным департаментом). Оценивая заслуги Соболевского, правительство в 1829 г. назначило ему сверх жалованья годовой оклад 2500 руб., "доколе на службе пребывает". 

"... Сим изобретением  Соболевский принес существенную  пользу России, доказав на опыте  обширные сведения свои в науках... Но заслуги его сим не ограничивались" (из письма министра финансов). 

Наиболее высокую  оценку работам П.  

Г. Соболевского дал А. Гумбольдт, назвав Соболевского "одним из первых инженеров в  Европе". 

Открытие Соболевского явилось важным событием в научной жизни 20—40-х годов XIX в. "Обретение платины в пределах России, — говорил Соболевский на съезде в Германии, — составляет замечательную эпоху в истории сего металла". Сообщения об открытии Соболевским помещались тогда в известных иностранных журналах: в "Ежегодных сообщениях" Й. Я. Берцелиуса (1834), в "Анналах" И. К. Поггендорфа и Ю. Либиха (1834—1835). И в наше время в зарубежных изданиях появляются сообщения об этом открытии. "... Чеканка платиновых монет по методу Соболевского была первым промышленным применением высокотемпературного спекания предварительно спрессованных порошков" (Г. Смит, 1942) . "... Платиновые монеты, изготовленные в России монетным двором, являются первым промышленным применением порошковой металлургии" (Р. Киффер, В. Готоп, 1943) . Недавно в одном из журнальных обзоров по истории платинового дела Соболевский был упомянут как создатель современного метода порошковой металлургии (1980). Его заслуги перед наукой отмечались на юбилейных заседаниях, посвященных открытию этого метода (1977) и 200-летию со дня рождения ученого (1982). Памяти Соболевского посвящена одна из первых советских монографий по порошковой металлургии.