Поводок (СИ) - Быков Валерий Алексеевич (лучшие книги без регистрации .txt) 📗
Глава 2: Обучение.
Я последний раз искупался и вылез из воды на пляж, здесь ярко светило солнце, оно припекало меня, и мне было хорошо, под ногами был сильно тёплый, но не горячий, идеально чистый песок. Я подошёл к своим вещам и медленно оделся, после чего сказал в пустоту.
-Что ж, я готов к занятиям.
Мир мгновенно помутнел вокруг, песок под ногами пропал и я оказался в учебном классе, здесь была деревянная доска с мелом, около доски стоял Сатана.
-Что ж, приступим, сейчас у нас с тобой будет урок материаловедения, базовой металлургии. Запоминай.
-Я готов.
-Ты, должно быть, слышал о таком металле как сталь, он состоит из железа и углерода, полученного методами закалки. Сталь отличается от железа тем, что она намного прочнее, чем обычное железо. Одна и та же сталь, разного химического состава может иметь разные свойства. Свойства стали обусловлены давлением, при которой её получили, а также скоростью кристаллизации. Так сталь, полученная при литье под давлением сорок мега паскалей, имеет на много лучшие параметры, чем сталь, полученная при давлении в одну атмосферу. Так же свойства обычной стали можно изменять, регулируя скорость кристаллизации, она может быть разной, при разных скоростях остывания можно получить сталь разного качества, разной прочности, твёрдости и пластичности. Температура плавления стали около 1750 кельвин, прочность на разрыв 500-1000МПа, плотность около 7900кг/м3. Также, чтобы добиться более высоких свойств стали, используют легирование. Добавление в сталь разных металлов, никеля, молибдена, кобальта и других. К примеру, температура плавления молибдена составляет 2920К, естественно, что температура плавления стали легированной молибденом, несколько растёт. Однако, существует важный момент, он заключается в том, что сталь может состоять не только из железа и углерода, но, например, и из титана и углерода. Сталь из титана и углерода гораздо прочнее железной, и имеет немного более высокую температуру плавления, около 1820К, меньшую плотность 4600 кг/м3, а это важно. Так же сталь может состоять и из более прочных тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Стоит учесть, что сталь может быть не только графитовой, но и алмазной. Резец из алмазной стали из вольфрама имел бы уникально большую твёрдость, а также подобный материал может быть эффективен для создания форм прессов сверхвысоких давлений. Твёрдость вольфрамовой алмазной стали выше твёрдости алмаза в несколько раз, выше и прочность, а это важно, например, там, где требуется создать особо высокое давление, в прессах для монокристаллов. Также я бы хотел, чтобы ты внимательно изучил вот эту таблицу.
-А что это, таблица Менделеева?
-Да, но расширенная и дополненная, как видишь, здесь помимо порядкового номера элементов и их массы, здесь также нанесены их температура плавления, плотность, радиусы атомов и их ковалентные радиусы. Создать такую таблицу, и запомнить её на всю жизнь архи важно для тебя, так как изучая её, ты начнёшь понимать, как и почему, когда меняются свойства тех или иных материалов. Здесь, ты также можешь увидеть, какие металлы имеют наибольшую тугоплавкость. Обрати внимание на металлы вольфрамовой группы, осмий, вольфрам, рений, тантал, эти металлы имеют исключительно высокую по сравнению с остальными температуру плавления и особо высокую прочность. Но у них есть один большой недостаток, исключительно высокая по сравнению, например, со сталью плотность, около двадцати тонн на кубический метр. Изучай таблицу и запоминай.
Я преступил к изучению, это было не сложно, мне достаточно было просто внимательно прочитать каждую ячейку и запомнить её цвет, на всё у меня ушло минут семь.
-Закончил?
-Да.
-Хорошо, обрати внимание, что количество элементов таблицы Менделеева ограничено, и каждый из них имеет почти неизменные в обычных условиях характеристики. Но отойдём от темы. На самом деле, количество элементов в природе почти не ограничено, и почти каждый элемент тяжелее азота может иметь множество самых разных свойств.
-То есть могут быть более тяжёлые, чем вот этот 126ой элемент с атомной массой 320?
-Нет, можно считать, что классических элементов после лоуренсия не существует, они все очень короткоживущие, и потому использовать их сложно. Но существует принципиально иная технология создания атомных ядер, например, в основе которых лежит антиматерия, и таких ядер, их комбинаций может быть не ограниченное количество.
-А можно стабилизировать ядра сверхтяжёлых элементов?
-Можно, но не так сильно и надёжно, как хотелось бы. У любого тяжёлого ядра существует множество изомерных состояний, в одних состояниях ядро имеет продолжительность жизни десятую долю секунды, в другом таком же ядре с иным изомерным состоянием, продолжительность жизни ядра может составлять около пяти минут. Однако, есть ещё один момент. Обрати внимание, что многие металлы имеют множество стабильных изотопов, так в титане их около пяти, пять относительно стабильных изотопов, и их можно выделить. И определённые изотопы титана будут иметь немного большую прочность и температуру плавления, чем другие.
-Наверно это очень дорого, получать изотопы.
-Нет, приемлемо дорого, всё, что для этого нужно это центрифуга, потому что плотность изотопов различается. Однако, эффект будет не большим, так для титана температура плавления может повыситься процента на три, и прочность процентов на пять. Тем не менее, многие космические цивилизации, подобные людям, обладающие слабой металлургией, не редко занимаются выделением изотопов, для создания космических кораблей.
-Да это сложно и эффект не велик.
-Сложно. Но многие расы не знают, как создать более тугоплавкие элементы, не имея физики высоких давлений. И им приходится бороться за каждый градус температуры плавления, они используют технологию выделения изотопов. И тут ещё один момент надо учитывать.
-Какой?
-Даже на земле в разных районах, в разных рудах в разных частях планеты, содержатся металлы с разным изотопным составом. В одних рудах больше одних изотопов, в других, других. И руда, добываемая в одном месте, будет иметь немного лучшие характеристики, чем такая же руда в другом.
-Да я понял, но это неэффективно, и даёт малый результат.
-Верно. Теперь, немного перелопатив стали, перейдём нитратам. Нитрат это материал, в состав которого входит высоковалентный азот и металл. Нитраты обладают больше температурой плавления, чем стали и они во многом лучше. К примеру, нитрат бора, эльбор, имеет твёрдость близкую к алмазу, имеет при этом гораздо более высокую прочность и температуру плавления 1600 кельвин. Нитраты тугоплавких элементов могут иметь температуру плавления до пяти тысяч кельвин, и при этом, в отличие от карбидов, они имеют гораздо большую прочность. Азот в нитрате может иметь валентность три, пять, шесть и даже семь. Способность высоковалентного азота поддерживать связь выше, чем у углерода.
-А у кислорода? Он идёт следующим в строчке, за азотом.
-Кислород к тому же ещё и окислитель, его взаимодействие с атомами носит иную природу и это отдельная история. Но вернёмся к поликристаллам, обычным металлам, нам пока ещё рано с тобой говорить о монокристаллах и более совершенных свойствах вещества. Также, сегодня необходимо пройти тему композиты, они тоже относятся к простым веществам...
-...хорошо, наши занятия с тобой на сегодня в области материаловедения окончены, что ты желаешь?
-Я бы хотел побывать на Марсе. Я никогда ещё не был на иных планетах.
-Там скучно, оранжевый рельеф, голая местность, голубое как на земле небо. Я бы советовал тебе выбрать обитаемую планету.
-Успеется, а сейчас хочу на Марс.
-Твой выбор.
Мир растворился, на секунду подёрнулся серой пеленой, произошла загрузка, и вот я оказался в степи, вокруг было много камней и песка, сверху было голубое небо. Я посмотрел по сторонам, вправо, на сколько хватало глаз, была голая степь. Слева вдалеке возвышались горы, но это была пустыня. Я поковырялся ботинком в песке, разгрёб его, под песком был лёд, вечная мерзлота. Я потрогал её, она была холодной. Я вздохнул поглубже, и направился пешком в сторону гор. Местность не была насыщена предметами, которыми можно было бы любоваться, но мне всё равно было интересно, всё-таки это иная планета. Я прогуливался здесь около часа, просто тупо брёл к горам и думал о своём. Наконец мне надоело, и я позвал Сатану.
