Томительную паузу нарушил А.Н. Крылов: "Насчет туркестанских рудников дело обстоит весьма просто — вот пятьсот рублей, — и, вынув бумажку с портретом Петра I, он передал ее председательствовавшему на заседании А.Е. Ферсману. — Сложнее дело с Алтаем. Докладчик не сказал, что рудники находятся на землях великих князей Владимировичей. Вольфрам — это быстрорежущая сталь, т. е. более чем удвоение выделки шрапнелей. Если где уместна реквизиция или экспроприация, то именно здесь: не будет шрапнелей — это значит проигрыш войны, а тогда не только Владимировичи, но и вся династия к чертовой матери полетит".
Еще одним препятствием, тормозившим развитие вольфрамовой промышленности в нашей стране, была "помощь" зарубежных специалистов. В 1931 году в музее Московского университета, разбирая старые минералогические коллекции, ученые натолкнулись на образцы шеелита из неизвестного до того времени месторождения в Таджикистане. Оказалось, что эти образцы были найдены еще в 1912 году и присланы в Москву для исследования. Однако привлеченные в качестве консультантов немецкие геологи забраковали месторождение как нерентабельное, и царское правительство поставило на нем крест. Комиссия, направленная в Таджикистан спустя несколько месяцев после музейной находки, обнаружила там крупные залежи вольфрама.
Примерно в эти же годы известный советский геолог академик С.С. Смирнов вместе со своими учениками развернул на территории нашей страны широкие поиски вольфрамовых месторождений. Не одну тысячу километров в холод и зной пришлось преодолеть геологам. Пешком, на собаках, на оленях исколесили они вдоль и поперек многие районы страны. И там, где проходили мужественные разведчики недр — в Забайкалье, Якутии, на Охотском побережье, возникали новые рудники, строились новые заводы — создавалась советская вольфрамовая промышленность.
В наше время примерно 80 % всего добываемого в мире вольфрама потребляет металлургия качественных сталей, около 15 % идет на производство твердых сплавов, остальные 5 % промышленность использует в виде чистого вольфрама — металла, обладающего удивительными свойствами.
Чтобы расплавить вольфрам, его нужно нагреть до такой температуры, при которой большинство металлов уже испаряется — до 3410 °C. Сам же вольфрам мог бы оставаться в жидком состоянии даже вблизи самого Солнца: температура кипения его почти 6000 °C. Тугоплавкость этого элемента и обеспечила ему применение в одной из важнейших отраслей промышленности — электротехнике.
С тех пор как в начале XX века вольфрамовая нить вытеснила применявшиеся ранее для изготовления электрических ламп угольные, осмиевые и танталовые нити, каждый вечер в наших домах вспыхивают крохотные вольфрамовые молнии. Ежегодно в мире производят несколько миллиардов электроламп. Миллиарды огней!.. А много ли это? Судите сами: с начала нашего летоисчисления человечество прожило лишь немногим более миллиарда минут[5].
Ученые и инженеры постоянно совершенствуют электрическую лампу, стремясь к тому, чтобы ее жизнь продолжалась как можно дольше. Подобно тому как тает горящая восковая свеча, при включении лампы вольфрам начинает испаряться с поверхности нити накаливания. Чтобы уменьшить испарение и тем самым продлить срок службы лампы, в нее под давлением обычно вводят различные инертные газы. А недавно предложено использовать для этой цели пары иода, который, как выяснилось, играет любопытную роль: он ловит испарившиеся молекулы вольфрама, вступает с ним в химическую связь, а затем оседает на нити, тем самым возвращая ей "беглецов". Такая лампа намного долговечнее.
Ассортимент электрических ламп, выпускаемых промышленностью, весьма разнообразен: от миниатюрных "бусинок", используемых в медицине, до мощных прожекторных "солнц". В 1967 году на Всемирной выставке в Монреале в павильоне СССР демонстрировалась установка радиационного нагрева "Уран-1", одним из главных элементов которой служит лампа оригинальной конструкции, снабженная водяным и воздушным охлаждением. В сравнительно небольшой колбе из жаростойкого кварца, наполненной инертным газом ксеноном, находятся два вольфрамовых электрода. При включении лампы между электродами вспыхивает газовая плазма, раскаленная до 8000 °C. Специальный зеркальный отражатель, по сравнению с которым обычные зеркала кажутся тусклыми жестянками, направляет инфракрасные лучи искусственного солнца (лампа воссоздает солнечный спектр) в оптическую систему установки, где они фокусируются в единый поток диаметром чуть больше сантиметра. Температура в фокусе пучка лучей достигает 3000 °C. В этом горячем режиме "Уран-1" может непрерывно работать сотни часов.
Широкое применение в технике находят так называемые катодные лучи, которые представляют собой поток электронов, вырывающихся с поверхности металлического катода в вакуум (электронная эмиссия). Как показала практика, одним из лучших материалов для катодов оказался вольфрам.
Одна из важных особенностей вольфрама — высокая плотность: он такой же тяжелый, как золото. В этом отношении вольфрам немного уступает лишь осмию, иридию и платине, но зато он значительно уступает им и в цене. Для самолетов или космических ракет тяжесть материала, как правило, явный недостаток, однако в некоторых других областях техники это качество, как говорится, на вес золота. Но ведь не будут же конструкторы и в самом деле применять в таких случаях золото или платину — слишком накладно. А вот вольфрам здесь вполне подходит: на его основе созданы так называемые тяжелые сплавы, уже нашедшие себе разнообразное применение. Из них изготовляют радиационные экраны (более надежные, чем свинцовые), контейнеры для радиоактивных изотопов, всевозможные балансиры и противовесы в часах и других устройствах, роторы гироскопов, сердечники для бронебойных снарядов и прочие детали и изделия, которые должны иметь солидный "вес в обществе".
Чистый вольфрам обладает и колоссальной прочностью: его сопротивление разрыву достигает. 40 тонн на квадратный сантиметр, значительно превышая прочность лучшей стали. И такие отменные прочностные характеристики металл ухитряется сохранять даже при 800 °C!
Высокая прочность металлического вольфрама сочетается с хорошей пластичностью: из него можно вытянуть тончайшую проволоку, 100 километров которой весят всего 250 граммов!
Вольфрамовая проволока, широко применяющаяся в электролампах, обрела недавно еще одну профессию: ее предложено использовать в качестве режущего инструмента для обработки хрупких материалов. Ультразвуковой генератор при помощи преобразователя придает вольфрамовой нити колебательные движения, и она медленно, но верно врезается в обрабатываемый материал. Новый "резак" легко справляется с такими капризными материалами, как кварц, рубин, ситалл, стекло, керамика, разрезая их с ювелирной точностью на части или оставляя в них пазы и щели любой формы, любых размеров. Но как ни велика прочность вольфрамовой проволоки, она не идет ни в какое сравнение с прочностью "усов" из этого металла — тончайших кристалликов, которые в сотни раз тоньше человеческого волоса. Советские физики сумели получить вольфрамовые "усы" диаметром всего две миллионные доли сантиметра. Их прочность составляет 230 тонн на квадратный сантиметр — это почти равно абсолютному потолку прочности, т. е. теоретическому пределу для земных веществ, определенному расчетным путем. Но такой чудо-металл существует пока только в стенах лабораторий
Используемый же в технике чистый вольфрам получают восстановлением его оксида водородом. Образующиеся при этом мельчайшие вольфрамовые пылинки прессуют и спекают, нагревая электрическим током до 3000 °C. Из этого вольфрама вытягивают нити накаливания электроламп, штампуют детали радиоламп и рентгеновских трубок, изготовляют контакты для рубильников, электродов, выключателей.
Учеными разработан плазменно-дуговой метод выращивания крупных монокристаллов вольфрама, молибдена и других тугоплавких металлов. 8 Институте металлургии Академии наук СССР этим методом получен большой монокристалл вольфрама — он весит 10 килограммов. Благодаря высокой чистоте такой металл отличается необычными механическими свойствами: даже при очень низких температурах он сохраняет пластичность, а при значительном нагреве почти не теряет своей прочности. Монокристаллы находят применение во многих электровакуумных приборах.
Ученые обнаружили у вольфрама весьма любопытную способность — активно улавливать и накапливать солнечный свет. Речь, правда, идет не о самом металле, а о его тончайшей пленке, полученной осаждением вольфрама из газовой фазы. Металл с такой поверхностью, нагретый до 500 °C, может долго удерживать эту температуру, если на него будут падать лучи Солнца. Чем же объясняется столь своеобразный тепловой эффект? Если рассмотреть пленку в микроскоп, то она покажется пушистой: поверхность ее представляет собой "заросли" дендритных кристалликов-волосков, в которых и "запутываются" солнечные лучи.
Огромные панели с множеством почти не заметных для глаза волосков вольфрама с нанесенным на них золотым покрытием физики используют для определения траектории движения протонов.
Как известно, рентгеновские лучи обладают высокой проникающей способностью. Но у каждой медали есть и обратная сторона: эти лучи не желают ни отражаться, ни преломляться. А жаль: ведь если бы удалось их сфокусировать, ученые могли бы подумать о рентгеновских микроскопах и лазерах — перед наукой открылись бы новые интересные перспективы. Все же недавно удалось создать так называемое рентгеновское зеркало, отражающее некоторую часть лучей, в том числе, и это особенно важно, даже падающих перпендикулярно к поверхности. Зеркало состоит из нескольких десятков чередующихся слоев вольфрама и углерода, осажденных на тонкой кремниевой подложке. Толщина каждого слоя вольфрама меньше 1 нанометра (т. е. одной миллиардной доли метра!), а каждый слой углерода в два раза толще (если только здесь уместен этот термин). Строгое соблюдение размеров слоев нужно для того, чтобы избежать возможной интерференции лучей, значительно ослабляющей их отражение. Общая толщина необычного зеркала всего 0,38 миллиметра, а диаметр 76,2 миллиметра.