Парадоксы аюдского сплава
О чем поведал анализ сплава «аюдского топорика»?«Уфоком» уже писал о странной находке из Аюда (Румыния), который в предыдущей статье был назван алюминиевым «клином», но в русскоязычных публикациях больше закрепился как «аюдский топорик». В сегодняшнем материале хотелось бы подробнее остановиться на результатах химических анализов этого артефакта, которые опубликованы в открытых источниках.
Приведенные в [1] данные по химическому составу «аюдского топорика» порождают еще больше вопросов, чем назначение самого объекта. Из них следует, что химический анализ «топорика» исследовался не менее восьми раз (см. таблицу 1). Сразу, что настораживает в этих исследованиях, так это суммарное содержимое состава компонентов в сплаве. Известно, что сумма химических добавок вместе с основным металлом не должна быть больше или меньше 100%. Просуммировав составляющие сплава «топорика», мы получили «разбег» суммы от 81,36 до 103,73%. Объяснить такое расхождение в процентном составе сплава (по алюминию, меди, кремнию, цинку, олову, кадмию) можно неаккуратностью авторов, которые привели эти данные, либо техников, которые проводили анализ находки. Нельзя исключать, что этот химический состав просто кем-то придуман для придания наукообразия всей этой истории.
Таблица 1. Сводная таблица результатов химического анализа артефакта из Аюда
Источник |
Al |
Cu |
Ni |
Si |
Zn |
Pl |
Sn |
Sb |
Zr |
Cd |
Mn |
Fe |
Co |
Bi |
Ag |
Ga |
Итого |
ICPMMN |
89 |
– |
– |
2,84 |
1,81 |
0,41 |
0,33 |
– |
0,2 |
0,0024 |
– |
– |
0,0023 |
0,0003 |
0,0002 |
Сл. |
94,6 |
ICPMMN |
89 |
6,2 |
0,0024 |
2,84 |
1,81 |
0,41 |
0,33 |
0,2 |
0,11 |
0,0023 |
0,0003 |
0,0002 |
Сл. |
100,91 |
|||
? |
89 |
6,2 |
– |
2,84 |
1,81 |
0,41 |
0,33 |
– |
Сл. |
Сл. |
– |
– |
Сл. |
Сл. |
Сл. |
Сл. |
100,59 |
Arheometalurgie |
80,5 |
6 |
Сл. |
4 |
2 |
0,5 |
6,5 |
0,5 |
– |
– |
Сл. |
Сл. |
– |
– |
Сл. |
– |
100,00 |
Физ. Фак. |
97,6 |
– |
– |
– |
– |
– |
2,4 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
100,00 |
ICPMMN |
74,17 |
4,62 |
0,0024 |
Сл. |
1,81 |
0,11 |
0,33 |
– |
0,2 |
0,11 |
– |
– |
0,0023 |
0,0003 |
0,0002 |
Сл. |
81,36 |
Центр радиоактивности металлов |
92,74 |
6,2 |
0,002 |
2,84 |
0,95 |
0,41 |
0,33 |
– |
0,2 |
0,055 |
– |
– |
0,002 |
0,0003 |
0,0002 |
– |
103,73 |
Сталь Гатфильда* |
– |
0,3 |
1,0 |
0,8– 1,0 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
11,5– 12,0 |
82** |
– |
– |
– |
– |
– |
*В 1882 году английским металлургом Робертом Гадфильдом была получена новая марка стали с высоким содержания марганца (11–14,5% Mn, Fe – 82%, Si – 1%, С – 1%). Главными ее свойствами были высокое сопротивление износу при больших давлениях или ударных нагрузках, а также высокая пластичность. Вскоре эта простая, но инновационная разработка нашла широкое применение в промышленности. Причем эта марка стали получилась такой удачной, что из нее до сих изготовляют механизмы, работающие в условиях ударных нагрузок и истирания, и даже оконные решетки в тюрьмах. Другими словами, эта сталь, применяемая для изготовления зубьев ковшей экскаватора, не имеет ничего общего с материалом для «аюдского топорика». |
|||||||||||||||||
Значительно больше вопросов связано с легирующими добавками, входящими в состав «топорика». Дело в том, что чистый алюминий достаточно мягкий легкий, металл, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счет быстрого образования прочных оксидных пленок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия с окружающей средой. В силу своих механических свойств применение алюминия в чистом виде ограничено. Для повышения механических, прочностных и иных свойств алюминия производится его легирование. Легированием называется процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного металла. При различных видах легирования алюминия повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность. Исключение составляет легирование марганцем, который не только не снижает коррозионную стойкость, но даже несколько повышает ее, и магнием, который также повышает коррозионную стойкость (если его не более 3%) и снижает относительную плотность, так как он легче, чем алюминий [3].
Если посмотреть внимательно на результаты химического анализа «топорика», то марганец и магний в нем отсутствуют. Обозначением «Сл.» в таблице в колонке «Mn» лишь в одном исследовании обозначены следы марганца. «Следами» принято обозначать присутствие содержание элемента в количестве менее 0,00001%, поскольку далеко не каждый прибор в состоянии «отловить» столь малые количества вещества. Следовательно, отсутствие магния и марганца в аюдском объекте столь мало, что не влияет на его коррозионную стойкость в лучшую сторону. В современных алюминиевых сплавах, чтобы добиться их высокой коррозионной и механической прочности, содержание марганца колеблется в пределах 0,1–0,8%, а количество магния варьирует от 1,7 до 10% (сплавы АК5М, АМг5, АМг2) – таблица 2.
Таблица 2. Состав некоторых современных алюминиевых сплавов
Сплавы |
Al |
Cu |
Ni |
Si |
Zn |
Pl |
Sn |
Sb |
Zr |
Cd |
Mn |
Mg |
Fe |
Co |
Bi |
Ag |
Ga |
АК9М2* |
89,0 |
2,0 |
– |
9,0 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
Al8 |
89–90,2 |
0,1 |
0,3 |
0,1 |
– |
– |
– |
0,1 |
– |
– |
9,5–10,0 |
0,3 |
– |
– |
– |
– |
|
АК5М |
89–90,0 |
1,5–3,5 |
0,5 |
4,0-6,0 |
1,5 |
0,1 |
0,039 |
– |
– |
– |
0,2–0,8 |
0,2-0,85 |
1,0 |
– |
– |
– |
– |
АМг5** |
91,9–94,68 |
0,1 |
– |
0,5 |
0,2 |
– |
– |
– |
– |
– |
0,3–0,8 |
4,8–5,8 |
0,5 |
– |
– |
– |
– |
АМг2*** |
95,7–98,2 |
0,15 |
– |
0,4 |
0,15 |
– |
– |
– |
– |
– |
0,1–05 |
1,7–2,4 |
0,5 |
– |
– |
– |
– |
*АК9М2 – сплав известен и применялся в 1911–1930-х гг. Выпускался в виде алюминиевых чушек, весом 16–20 кг |
|||||||||||||||||
Среди алюминиевых сплавов можно выделить сплавы алюминия с присутствием кремния и железа. Железо во всех сплавах алюминия является вредной примесью, так как оно снижает электропроводность и коррозионную стойкость сплавов и ухудшает их пластические свойства. Исключение составляют жаропрочные сплавы, в которых железо – примесь полезная. Влияние кремния (Si) на механические и физико-химические свойства алюминия подобно железу, но этот элемент улучшает текучесть сплавов и уменьшается их усадку, что важно при отливке изделий. Кремний также положительно влияет на свариваемость сплава.
В «аюдском топорике» мы и по эти элементам встречаемся с очередными парадоксами. Железо, хотя бы в чем-то и при определенных условиях улучшающее свойства сплава, отсутствует полностью (в таблице отмечены лишь его следы), зато содержание кремния баснословно велико (2,84%). Получается, что загадочные металлурги, которые изготовили сплав для «топорика», как бы нарочно пытались ухудшить свойства изделия. Единственным объяснением этому парадоксу может служить фантастическая версия, что создателей сплава аюдского объекта интересовали его жаропрочные, литейные качества и свариваемость сплава, но им было совершенно «наплевать» на его механические, пластические свойства (делают сплав более хрупким). В противном случае они были бы просто обязаны снизить содержание кремния и насытить сплав магнием и марганцем.
Существуют и другие сплавы алюминия с кремнием. В этих легких литейных сплавах (их называют силумины) содержание кремния наоборот велико (4–13%, иногда до 23%), но обязательно присутствуют Cu, Mn, Mg, Zn, Ti [4]. Иногда в алюминиевый сплав добавляют незначительные количества Be или Li. Силумины устойчивы к коррозии во влажной атмосфере и морской воде, по сравнению с чистым алюминием обладают бо́льшей прочностью и износоустойчивостью. В силу этого такие сплавы применяются для литья деталей в авто-, мото- и авиастроении (напр. картеров, блоков цилиндров, поршней) и для производства товаров народного потребления (теплообменники, мясорубки, туристические котелки, эмалированная посуда). Однако и в этом случае аюдский сплав представляет какой-то «шарж» на силумин: кремния для силуминового сплава там очень мало, меди наоборот, очень много, марганца и магния нет и в помине! Другими словами, все, что можно было напутать, эти загадочные металлурги и сделали.
В сплаве аюдского объекта обращает на себя внимание примесь меди. Алюминиевые сплавы с медью называют дюралюминием. Медь применяется для дополнительного упрочнения сплава. Количество меди в таких сплавах находится в пределах 2,2–5,2 %, магния – 0,2–2,7%, марганца – 0,2–1%. Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре1, равной 548 °C [3]. А теперь еще раз загляните в таблицу 1, в графу «Cu». За исключением одного измерения, показавшего содержания меди в сплаве аюдского объекта на уровне 4,62%, остальные графы показывают значения 6,0–6,2%, то есть очень высокое по отношению к ныне применяемым промышленным сплавам. Для того, чтобы растворить такое количество меди эвтектическая температура должна быль в пределах 600–700 ºС. Совершенно непонятен с металлургической точки зрения ход мысли создателей аюдского сплава (если, конечно, верить результатам анализов). Для упрочнения сплава достаточно применить на 15–20% меньше меди, но добавить магний и марганец. В этом случае сплав будет достаточно прочен. Увеличение количества меди без добавления Mn и Mg ровным счетом никаких полезных свойств этому сплаву не добавляет.
А теперь, как говорится, резюме. «Аюдский топорик» принципиально не мог работать рубящим инструментом, так как стараниями таинственных металлургов его прочностные качества были снижены практически до нуля. Такой «топор» даже при рубке обычного бревна, затупился бы на десятом полене! Да и, признаться, внешний вид аюдского изделия напоминает топор только при большом избытке воображения. Этот предмет вообще не мог выполнять функции, требующих резких механических нагрузок (в том числе и, по всей видимости, съемным зубом ковша экскаватора). Поэтому определить его истинное назначение достаточно проблематично.
Аюдское изделие, кому бы не приписывали его происхождение (працивилизация, инопланетяне, путешественники во времени и т.п.), скорее было просто браком, а не следствием «прорывной» технологии. Следовательно, его обнаружение вместе с костями мастодонта можно считать просто случайным стечением обстоятельств. Конечно, эта точка зрения может измениться, но лишь в том случае, если в распоряжении исследователей окажется точный химический состав «топорика» и прояснены все обстоятельства его обнаружения.
Примечания
1. Эвтектическая температура – это минимальная температура, при которой могут быть расплавлены все компоненты сплава.
Литература
1. Артефакт из Аюда [Электронная публикация] Код доступа: http://www.thelivingmoon.com/46ats_members/Lisa2012/03files/Object_Made_of_Aluminum_from_Aiud.html. Дата обращения: 13.01.13.
2. Алюминий и его сплавы. Влияние кремния на силумины - Virtual Paper. [Электронная публикация] Код доступа: http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D1%8B%20%D1%81%D0%BD%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B2%20%D0%B0%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%85%20%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%85&source=web&cd=2&sqi=2&ved=0CDQQFjAB&url=http%3A%2F%2Fcdn-as3.myvirtualpaper.com%2Fs%2Fsoedinitel%2Faliegosplavy%2F2011053101%2Fupload%2Faliegosplavy.pdf&ei=BLrqUPa3McKF4gTlmYC4CQ&usg=AFQjCNHRACV4JwvrPUg34TWWaJ06O6BsJw. Дата обращения: 15.02.13.
3. Сплавы из алюминия и их применение [Электронная публикация] Код доступа: http://www.tochmeh.ru/info/alum3.php. Дата обращения: 18.01.13.
4. Алюминиевые литейные сплавы. Их марки, состав, свойства, применение. Модифицирование и термическая обработка силумина [Электронная публикация] Код доступа: http://exmv10.narod.ru/b2009/vop/04_2.html. Дата обращения: 13.01.13.
Специально для сайта проекта «Уфоком». Статья на сайте публикуется в авторской редакции А. Б. Петухова. Материал впервые опубликован: Петухов А. Парадоксы аюдского сплава // Аномалия. 2013. №2. C. 20–22.
1
