“赵工,”陆怀民走上前,低声道:
“我把这些试件和记录带回去看看。沈教授那边有新到的外文文献,也许能找到些线索。”
赵栋来转过头,沉默了几秒,终于点了点头:
“好。怀民,你拿回去研究研究。咱们……下周再碰。”
暮色中,陆怀民骑车载着厚厚一摞实验记录和几块最具代表性的失败试件,回到了学校。
他匆匆吃过晚饭,便径直去了第三实验楼。
实验室里静悄悄的,只有周伟在为一个项目做计算。
见陆怀民进来,周伟抬起头:“怀民?这么晚还过来?”
“嗯,有点东西要研究。”陆怀民把背包放在工作台上,取出那些试件和记录。
周伟走过来,拿起一块试件看了看,眉头皱起:“梯度材料的试验?听说进展不太顺利?”
“十二次全失败了。”陆怀民翻开着实验记录,也是有点头疼,“结合界面要么清晰得像刀切,要么全是孔洞和裂纹。”
周伟叹了口气,拍了拍他的肩膀:
“别急,新材料研究都这样。沈教授当年搞LC4铝合金,前三十炉没一炉合格的。”
“我知道。”陆怀民点点头,目光却一直没离开那些数据。
周伟又鼓励了几句,便回去继续自己的计算了。
陆怀民摊开所有的实验记录,按时间顺序排好。
十二次试验,每一次的粉末配比、粒度、升温曲线、保温时间、压力参数……密密麻麻的数据,像一片望不到边的混沌之海。
他需要找到规律。
从抽屉里取出计算尺,又从帆布包里拿出厚厚一沓草稿纸。
没有高性能计算机,没有分析软件,一切只能靠最原始的工具和最基础的物理原理。
第一步,重新计算两种材料的热物理参数。
LC4铝合金,主要成分铝、铜、镁、锌,密度2.8g/cm³,熔点约640℃,热膨胀系数24×10⁻⁶/K。
C-7硅铝复合材料,铝基体中弥散分布着20%的硅颗粒,密度2.65g/cm³,硅的熔点高达1414℃,复合材料的热膨胀系数会明显降低,估计在18×10⁻⁶/K左右。
6个点的热膨胀系数差。
在温度变化时,两种材料会以不同的速率膨胀收缩,在界面处产生巨大应力。
但这应该不是全部问题。
如果是单纯的热应力,应该导致界面开裂,而不是像现在这样——两种材料根本“粘”不到一起去。
陆怀民拿起放大镜,仔细检视那些失败试件的断面。
在灯光下,断面呈现出一种奇特的形貌:
LC4一侧相对平整,C-7一侧则布满细小的凹坑;而在界面处,那些孔洞的分布并不均匀,有的地方密集,有的地方稀疏。
他忽然想起前世看过的一篇关于金属基复合材料界面研究的论文。
那篇论文指出,在粉末冶金过程中,粉末表面的氧化层是阻碍扩散结合的关键因素。
“氧化层……”陆怀民喃喃自语,笔尖在草稿纸上快速书写。
那么,那些孔洞又是怎么回事?
陆怀民翻到第三次试验的记录。
那次他们尝试了慢速升温:以50℃/小时的速率缓慢升温到650℃,保温4小时。
理论上,慢速升温有利于减少热应力,促进扩散。
但结果却是界面处孔洞最多的一次。
他盯着那个升温曲线,大脑飞速运转。
一个大胆的猜想在脑海中成形。
也许,他们一直走错了方向。
梯度材料的制备,关键不在于“慢慢来让它们融合”,而在于“创造机会让它们不得不融合”。
陆怀民放下笔,走到实验室角落的资料柜前。
沈教授收集了不少俄文期刊的影印本,虽然大多已经过时,但基础原理不会变。
他翻找了近半个小时,终于在一本1965年的《苏联粉末冶金》期刊中找到了一篇相关文章。
文章是俄文的,他靠着这几个月学的半吊子俄语和词典,连蒙带猜地阅读。
文章提到,在铝基复合材料的烧结过程中,添加微量的镁(Mg)可以有效破坏Al₂O₃氧化层。
但镁的添加量必须精确控制,过多会导致材料性能劣化,过少则效果不足。
更重要的是,如果要实现梯度变化,镁的含量也应该呈梯度分布。
陆怀民的眼睛亮了起来。
他回到工作台,重新摊开草稿纸,开始演算。
假设在C-7层添加0.5wt%的镁,在LC4层不添加镁,那么在两层之间,镁的含量应该从0.5%连续变化到0。
如何实现这种梯度分布?
思路一旦打开,各种可能性便接踵而至。
陆怀民完全沉浸在了计算和推演之中。
窗外的夜色越来越浓,远处宿舍楼的灯光一盏盏熄灭,只有第三实验楼这间实验室的灯还亮着。
晚上十一点半,周伟完成了计算,准备回宿舍。
“怀民,还不回去?”他走过来,看到陆怀民面前铺满了写满公式和草图的纸张,吃了一惊,“你这一晚上……”
“有点眉目了。”陆怀民抬起头,,“周师兄,你帮我看看这个思路行不行。”
他把自己的推理和初步方案讲了一遍。
周伟听得认真,不时点头。
当听到“机械合金化预处理”和“镁元素梯度添加”时,他忍不住拍了下桌子:
“妙啊!怀民,你这思路完全跳出了原来的框架!确实妙!”
“我也是看了俄文文献才想到的。”陆怀民揉了揉发酸的脖子,“但这只是理论,具体工艺参数还得试验。”
“那当然,科研哪有一次成型的。”周伟兴奋起来,“明天你可以跟沈教授汇报一下!你这方案,我看很有希望!”