Спустя почти два десятилетия в Канаде при прокладке Тихоокеанской железной дороги рабочие натолкнулись на громадные залежи медноникелевых руд.
Эти два открытия послужили мощным толчком к освоению промышленной добычи никеля. Приблизительно в те же годы было обнаружено и важное свойство этого элемента — улучшать качество стали. Правда, еще в 1820 году знаменитый английский ученый Майкл Фарадей провел несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель, но тогда они не смогли заинтересовать металлургов.
В конце прошлого века Обуховский завод (в Петербурге) получил ответственное задание военно-морского ведомства — освоить производство высококачественной корабельной брони. К этому времени флот Англии и Франции уже был одет в новую броню из никелевой стали, получившей высокую оценку специалистов.
Созданием новой отечественной брони занялся известный русский металлург и металловед А.А. Ржешотарский. Напряженная работа вскоре была успешно завершена. Обуховский завод начал выпускать отличную десятидюймовую броню из никелевой стали. Эта броня по качеству не уступала зарубежной, но Ржешотарский решил пойти дальше. Вскоре он разработал новую технологию получения брони: поверхностный слой металла начали подвергать цементации — насыщать ее углеродом. Таким путем удалось получить броню исключительной прочности и вязкости с повышенной твердостью поверхностного слоя. С ней уже было трудно конкурировать даже броневым плитам французского концерна "Шнейдер-Крезо", продукция которого до появления брони Ржешотарского считалась эталоном. Военно-морское ведомство наградило талантливого инженера золотой медалью, а по его технологии начали выпускать броню и на других заводах.
В наши дни никелевую сталь используют в мирных целях. Из нержавеющей хромоникелевой стали изготовляют хирургические инструменты, детали химической аппаратуры, предметы домашнего обихода.
Не менее важное занятие никеля — участие в создании разнообразных сплавов с другими металлами. Еще в начале XIX века металлургов и химиков охватила эпидемия поисков нового сплава, способного заменить серебро для изготовления посуды и столовых приборов.
В роли вируса выступила солидная премия, обещанная тому счастливцу, кто первым достигнет цели. Вот тогда-то и вспомнили о древнем китайском сплаве. Почти одновременно различным ученым, взявшим за основу состав пакфонга, удалось получить несколько сплавов, весьма сходных с серебром. Один из них был назван "аргентан" ("подобный серебру"), другой — "нейзильбер" ("новое серебро"). Спустя некоторое время появились мельхиор, альфенид и другие заменители серебра, в состав которых непременно входил никель.
Эти красивые и прочные сплавы быстро завоевали популярность и вошли в обиход. Однако в 1916 году на долю одного из них — нейзильбера — выпали крупные неприятности. Австрийский император Франц-Иосиф, пользовавшийся сервизом из этого сплава, внезапно заболел и умер. Отчего? Подозрение пало на "новое серебро" — на посуду из него был наложен запрет. Тщательные исследования позволили полностью реабилитировать ни в чем не повинный сплав. А умер император не так уж и неожиданно: ему было отроду "всего-навсего" 86 лет.
Обычно созданию нового сплава предшествуют длительные поиски, эксперименты, испытания. Но бывает, что своим рождением сплав обязан лишь воле случая. Такой случай произошел в начале нашего века в Канаде, где добывались богатые никелевые руды. При переработке их перед металлургами каждый раз возникала нелегкая задача: как отделить никель от меди, которая в заметных количествах тоже присутствовала в рудах? А что если не разделять эти металлы, а выплавлять их совместно, получая своеобразный природный медно-никелевый сплав? Такая оригинальная мысль пришла в голову полковнику Амброзу Монелю — президенту Международной никелевой компании. В 1905 году идея была воплощена в жизнь, и оказалось, что "незаконнорожденному" сплаву присущ целый набор достоинств: высокая химическая стойкость, прочность и пластичность, красивые "внешние данные"; к тому же он был сравнительно недорог, а это обстоятельство всегда имело в технике первостепенное значение. Вскоре монель-металл (так назвали этот сплав) завоевал прочные позиции в химическом машиностроении, судостроении, электротехнике, нефтяной, медицинской, текстильной и других отраслях промышленности.
Для сплавов никеля находились все новые и новые дела. Во время первой мировой войны наблюдались случаи, когда боевые корабли, не принимавшие участия в баталиях, тем не менее вынуждены были на длительный срок становиться в док для ремонта. Причиной выхода кораблей из строя была диверсионная деятельность морской воды, которая буквально съедала медно-цинковые трубки конденсаторов корабельных котлов. Пришлось срочно искать более подходящий материал для злополучных трубок.
Пока ученые занимались поисками, война успела закончиться, но вопрос не был снят с повестки дня. Лишь в 1926 году удалось создать медно-никелевый сплав, которому не была противопоказана морская служба. Спустя три года все французские корабли, а затем и флоты других держав обзавелись новыми конденсаторными трубками. Теперь моряки могли быть твердо уверены, что трубки уже не подведут их в трудную минуту.
Сейчас число никелевых сплавов, находящих широкое применение в технике, в быту, в ювелирном деле, превысило 3000!
Вместе с монель-металлом успешно трудятся в агрессивных средах коррозионностойкие сплавы типа хастеллой. Нихромовые спирали используют в нагревательных приборах, в электропечах сопротивления. Нейзильбер принимает участие в работе различных приборов и аппаратов. В точной механике для изготовления калибров и эталонов применяют инвар — сплав с очень малым коэффициентом расширения: при нагреве от 0 до 40 °C его объем увеличивается всего на одну миллионную долю по сравнению с первоначальным. Платинит служит заменителем дорогостоящей платины в тех случаях, когда нужно впаять металл в стекло (шприцы, электролампы и т. п.): коэффициент теплового расширения у этого сплава точно такой же, как у стекла и платины. Упругий сплав элинвар — отличный материал для пружин, в частности часовых. Высокими магнитными свойствами обладают такие сплавы, как алнико, ални. Пермаллой после специальной термомеханической обработки приобретает необычайно большую магнитную проницаемость, легко намагничивается и размагничивается даже в слабых полях; этот сплав находит применение в телефонии и радиотехнике. Для изготовления термопар используют хромель и алюмель.
Важную роль в авиастроении и космической технике играют жаропрочные никелевые стали и сплавы. Когда одного металловеда, разработавшего немало отличных высокотемпературных сплавов, попросили поделиться своими "секретами", он шутливо ответил: "Я просто заменяю в сталях железо на никель". В этой шутке большая доля правды. Так, жаропрочные сплавы нимоник и инконель — довольно близкие родственники хромо-никелевой нержавеющей стали, но железа в них мало: его почти полностью вытеснил никель. Зато лопатки газовых турбин и другие ответственные детали авиационных двигателей, выполненные из этих сплавов, надежно работают даже при 1000 °C.
В конце 60-х годов советские ученые создали новый акустический сплав — никоей, названный так по первым слогам входящих в него компонентов: 94 % никеля, 4 % кобальта и 2 % кремния (по-латински — силициум). Для сплава характерен так называемый магнитострикционный эффект: под действием переменного электромагнитного поля стержень из никоей непрерывно сжимается и растягивается, становясь источником акустических колебаний. Долгое время в магнитострикционных генераторах эту роль исполнял сам никель, но новый сплав чуть ли не в полтора раза лучше преобразует электромагнитную энергию в звуковую, чем чистый металл. Никоей сразу же громко заявил о себе, приняв участие в создании мощных источников ультразвука.
А недавно в нашей стране был разработан другой удивительный сплав — хровангал. Его основу составляет никель в сочетании с хромом, ванадием и галлием. Из грамма такого сплава можно получить целый километр тончайшей, как паутина, проволоки. Но главное достоинство сплава не в этом: электрическое сопротивление проволоки из хровангала в диапазоне температур от —60 до 200 °C изменяется не более чем на тысячную долю процента, т. е. остается практически постоянным. Благодаря этому свойству новый сплав оказался поистине бесценным для различных эталонов, для многих приборов и устройств.
Необычный композиционный материал с красивым названием "алмазный сплав" создан американскими учеными: основа этого износостойкого композита содержит до 30 % пылевидных синтетических алмазов. Трущиеся детали станков и машин, покрытые слоем нового материала, служат примерно в шесть раз дольше обычных.
Но, пожалуй, наибольший интерес в научном и промышленном мире вызвал сплав никеля (55 %) с титаном — нитинол. Он был создан в одной из лабораторий США еще в начале 60-х годов, но свой талант раскрыл не сразу. Достаточно легкий, прочный и пластичный, коррозионностойкий, он считался неплохим сплавом и не более. Однако его создатели продолжали проводить с ним различные эксперименты, и вдруг сплав проявил совершенно уникальную способность — "помнить" свое прошлое. Произошло это во время одного из многочисленных опытов. Нитиноловую спираль после определенной обработки нагрели до 150 °C и охладили, а затем к ней подвесили груз, который растянул ее и превратил в совершенно ровную проволоку. Чудеса начались, когда эту проволоку опять нагрели (до 95 °C): на глазах изумленных исследователей она превратилась в … спираль.
Эксперимент ставили снова и снова, придавая металлу все более сложные формы, но он продолжал демонстрировать блестящую "память", невозмутимо принимая свой первоначальный облик. Проволоку, например, согнули таким образом, что она образовала слово "нитинол", затем нагрели, охладили и деформировали до неузнаваемости, но стоило пропустить через эту проволочную путаницу сильный электрический импульс, мгновенно разогревший ее, и взорам ученых вновь предстало название сплава.