Материалы для экспериментов советские и американские ученые готовили вместе.

Универсальная печь. Внешний вид.

Образцы металлов и сплавов были помещены в специальные кварцевые ампулы. Ампулы заключены в патроны из нержавеющей стали, герметично запаянные с обеих сторон.

Перед тем как патрон предстояло запаять, из него был откачан воздух и он заполнялся небольшим количеством инертного газа.

Основной элемент печи составлял графитовый блок с намотанной на нем электрической нагревательной спиралью.

Система автоматической регулировки обеспечивала выбор и контроль температуры нагрева горячего конца патрона, время выдержки и процесс активного охлаждения с контролируемой скоростью.

Для исследования влияния невесомости на процесс плавления смеси металлов с различными удельными весами и температурами плавления был выбран алюминий, содержащий определенным образом расположенные вольфрамовые шарики и стержни. Эта смесь нагревалась в условиях невесомости до ] 1100 градусов С. При этом алюминий плавился, а вольфрамовые шарики частично растворялись в нем.

В результате исследования стала очевидной принципиальная возможность получения металлургическим путем в условиях невесомости композитных материалов с заранее сформированной структурой из элементов с различными удельными весами.

Эксперимент позволил также определить истинные скорости растворения вольфрама в алюминии и оценить роль конвекции (перенос тепла движущейся средой) в этом процессе.

Для получения монокристаллов полупроводников применялся германий, содержащий 2 процента кремния. Для изучения процесса шарообразования в условиях невесомости взяли порошок алюминия.

Подготовленные на Земле образцы материалов, помещенные в специальные пеналы, были доставлены на орбиту «Союзом». После стыковки кораблей пеналы с образцами перенесли в стыковочный модуль, где поместили в автоматическую нагревательную печь. После окончания технологического цикла пеналы в корабле «Союз» вернулись на Землю.

Автоматическая нагревательная печь, установленная на корабле «Аполлон», может одновременно нагревать три пенала до температуры 1100 градусов. Каждый из них содержит три кварцевые ампулы с образцами. В ампуле 1 – алюминий с шариками вольфрама, в ампуле 2 – германий с добавками кремния, в ампуле 3 – порошок алюминия.

Схема пенала для эксперимента «Универсальная печь».

Зона максимальной температуры в печи распространяется только на ампулу 1 и на часть ампулы 2. Путем подбора графитовых и медных вкладышей, помещенных внутрь пенала, достигается постепенное уменьшение температуры. Если уменьшить температуру на ампуле 1, то будет происходить постепенное смещение границы между жидкой и твердой фазой в ампуле 2, содержащей сплав германия с кремнием. Этот прием был использован для получения монокристаллов германия, легированного (легировать – вводить в металл или металлический сплав другой элемент для улучшения свойств основного металла) кремнием в условиях невесомости.

Температура ампулы 3 составляла 700 градусов, при ней плавился порошок алюминия. Максимальная температура (1050 градусов) на ампуле 1 поддерживалась в течение часа.

Время всего эксперимента, с момента загрузки пеналов в печь и до их съема, – 16 часов.