Hliník - prvý materiál vesmírneho veku

Materiály

Titán, uhlíkové vlákna a teflón sa dnes považujú za materiály, ktoré prenášajú ľudstvo do vzduchu a do vesmíru. Avšak asi pred sto rokmi mal hliník túto povesť - prvý high-tech materiál.

Mnohé, čo bolo kedysi mimoriadne, sa časom stalo normálnym. To platí pre auto aj pre telefóny, televízory a nekončí to ani pri materiáloch. V súčasnosti je väčšina všetkých nápojových plechoviek vyrábaných na celom svete vyrobená z hliníka. Hliníkové profily v rôznych dĺžkach a tvaroch je možné objednať cez internet - a niekoľko krajín už z ľahkého kovu vyrazilo mince. Hliník je nepochybne úplne normálny materiál, ktorý sa vyrába a používa v miliónoch ton ročne, pričom jeho nízka hmotnosť a vysoká pevnosť sú prvou voľbou pre nespočetné množstvo aplikácií.

Ale dlho to tak nebolo. Z pohľadu materiálového výskumu bol len pred niekoľkými desaťročiami hliník taký nový a vzrušujúci, že sa dalo hovoriť o trendovom kove - ktorý bol z časti cennejší ako zlato a bez ktorého by sa ľudstvo pravdepodobne nedostalo do vzduchu v rovnakom rozsahu.

Mladá hviezda na oblohe materiálov

Existujú materiály, ktoré sú známe a používané už tisíce rokov - napríklad bronz sa používal 3000 rokov pred začiatkom nášho letopočtu. Pozoruhodný nález medeného meča nedávno túto tézu opäť posilnili.

Hliník je na druhej strane mimoriadne mladý. Aj keď je to tretí najpočetnejší prvok v zemskej kôre (po kyslíku a kremíku). Prišiel až v roku 1782 Antoine Laurent de Lavoisier predpoklad existencie kovu - francúzsky chemik skontroloval „kamenec zem“ objavený jeho nemeckým kolegom Andreasom Žigmundom Marggrafom v roku 1754 a predpokladal, že ide o oxid predtým neznámeho prvku. A až v roku 1807 vynašiel Brit Humphry Davy, ktorý tiež robil výskum v týchto smeroch, vynález názvu hliník, ktorý je dnes známy, ako derivátu latinskej kamenitej formy „alumen“.

Problém v počiatočnej fáze: Aj keď už bol hliník známy, už sa objavovali rôzne spôsoby použitia. Chýbal už iba výrobný proces. Do polovice 18. rokov Wöhlerov redukčný proces bola optimalizovaná, výroba bola možná iba na laboratórnej úrovni a aj potom zostala marginálna. Výnos bol zodpovedajúco nízky a cena vysoká. Asi v polovici storočia stála (cisárska) libra podľa dnešnej hodnoty dobrých 18 000 dolárov. V roku 1852 bola cena za uncu 34 dolárov (vtedajšia mena), v rovnakom čase sa rovnaké množstvo zlata nazývalo iba 19.

V roku 1855 bolo dvanásť hliníkových tyčí prvýkrát predstavených širokej svetovej verejnosti na svetovej výstave v Paríži. A jeho strieborný vzhľad spojený s nízkou hmotnosťou, ktorá v tom čase pre kovy nemala obdoby, doslova inšpiroval masy. Genialista sci-fi Jules Verne ho okrem iného spracoval vo svojich dielach, vymyslel existujúce lietajúce stroje a nespočetné množstvo ďalších aplikácií z neho, pričom v skutočnom svete sa z neho okrem iného vyrábali šperky. V tejto fáze, ktorá sa už vyznačovala novými začiatkami a vierou v budúcnosť, vznikol obrovský humbuk okolo metalu.

Prineste viac hliníka!

Preto bola druhá polovica osemdesiatych rokov charakteristická aj skutočnosťou, že nový „zázračný materiál“ prevzalo nespočetné množstvo výskumníkov a priemyselníkov. V závislosti od továrne objem výroby stúpol na približne jednu tonu ročne a ceny rýchlo klesli.

Najlepší spôsob, ako demonštrovať prestíž hliníka tej doby, napriek klesajúcim cenám, je dva príklady:

Keď USA v 80. rokoch 20. storočia pokračovali a dokončili dlho pozastavenú stavbu Washingtonovho pamätníka, korunovali takmer 170 metrov vysokú stélu kľúčom vyrobeným z trojkilogramového kusu liateho hliníka - v tom čase najväčšieho kusu, aký bol kedy odliaty.
V rokoch 1894/95 Wilhelm Prince zu Wied jachta s hliníkovým trupom vyrobiť Aluminia. Krátko predtým vlastnil veslicu z rovnakého materiálu a bol na ňu nesmierne ohromený.

Takéto použitia boli tiež možné, pretože na konci 19. storočia boli pomocou Hallovho-Héroultovho procesu a Bayerovho procesu vyvinuté dva dôležité nové spôsoby hromadnej výroby hliníka - dva navzájom založené spôsoby, pri ktorých sa hotový hliník získava z bauxitu stáva sa; takto to robíme dodnes.

V súlade s tým sa z ľahkého kovu stal v posledných dvoch desaťročiach 19. storočia materiál, ktorý sa používal prakticky na celom svete a z ktorého sa vyrábali nielen šperky a podobné prestížne predmety, ale aj optické prístroje a všeobecne nespočetné množstvo komponentov, pre ktoré mala ústredná dôležitosť nízka hmotnosť. automobil, ktorý sa v tom čase začal. Hliník však zažil najväčší prelom po prelome storočí.

Vo vzduchu

Prvé tuhé vzducholode boli postavené v posledných niekoľkých rokoch 19. storočia. Jeden postavil v Chorvátsku v roku 1896 obchodník s drevom David Schwarz a o rok neskôr ho zničil pri svojom prvom lete; druhý postavil Ferdinand Graf von Zeppelin v roku 1900 - a bol tiež poškodený v priekope počas svojho prvého letu.

Ale: Obe vzducholode boli vyrobené so silnou podporou z hliníkového priemyslu. Dizajnérom aj priemyselníkom bolo jasné, že lietanie s posádkou musí byť založené na materiáli. Vznikla silná vzájomná podpora - čo bolo v prípade grófa von Zeppelina veľmi potrebné, pretože ho mnohí v tej dobe považovali za akéhosi „šialeného vynálezcu“, ktorý mal ťažkosti so získaním finančných prostriedkov. Boli zodpovedajúcim spôsobom „hrboľaté“ prvé roky vzducholodí od Bodamského jazera.

V roku 1903 bratia Wrightovci prvýkrát leteli s motorovým predmetom, ktorý bol ťažší ako vzduch - základná konštrukcia lietadla Wright Flyer však bola vyrobená zo smreka. O tri roky neskôr nemecký chemik objavil Alfreda Wilma ale jedna metóda, výrazne zvýšiť pevnosť hliníka. Výsledkom bola zliatina „Duraluminium“ - s desaťkrát vyššou pevnosťou v ťahu ako čistý hliník.

To bol správny materiál v správnom čase: Za pár rokov po lete Wright bolo zrejmé, že samotné drevo nestačí na čoraz výkonnejšie lietadlo - a že normálny hliník tiež dosahoval svoje hranice kvôli zväčšujúcej sa veľkosti vzducholodí.

Hliník sa tým stanovil minimálne na vek letu. Prakticky všetky budúce tuhé vzducholode boli postavené na základnom základe; Lietadlá ho tiež používajú v kritických bodoch z hľadiska hmotnosti a zaťaženia - hoci prvá svetová vojna, ktorá sa začala krátko nato a dala leteckej doprave obrovskú podporu, sa kvôli zásobovaniu spoliehala na rúrkové oceľové konštrukcie potiahnuté tkaninou s väčšinou drevenými nosníkmi krídla.

Ale už koncom vojny lietadlo ukázalo Junkers J7, čo tu dokázal aj hliník - lovecký stroj pozostával z duralového trubicového rámu s rovnakým obložením. Rok po vojne využil Junkers takto získané skúsenosti na prácu s Model F13 na výrobu prvého lietadla v monokokovej konštrukcii - hliníková koža tiež súčasne prevzala nosnú funkciu a trup už nebol potrebný ako spodná stavba.

Úspech tohto malého stroja spolu s vzducholoďami, ktoré sa tiež plne rozvinuli po vojne, zabezpečil nielen veľký rozmach civilného letectva, ale navždy vytesal hliník ako hlavný materiál pre letectvo - dodnes je tu najdôležitejší materiál a iba tam, kde dosahuje svoje limity, je doplnený alebo nahradený titánovými alebo kompozitnými materiálmi.