晨光刚透进研发实验室,真空熔炼区的机器便嗡嗡运转起来。李薇穿着防尘工装,盯着熔炼炉的温度显示屏,对身旁的实验员赵宇:“第一组合金配比按方案来,铼含量5%、钨8%,严格控制真空度在10^-3pa,别出半点差错。”
赵宇点点头,手指精准调节着设备参数:“李姐放心,熔炼流程咱们练了三遍,原料纯度也都检测过,99.99%的镍基粉,铼和钨都是高纯试剂,肯定没问题。”
一旁的江浩捧着配比单,时不时核对原料称重记录:“这五组样品,铼含量从3度递增,就是为了找到临界值,希望能兼顾高温强度和塑性,别让咱们的首轮实验落空。”
李薇轻轻敲了敲熔炼炉壁:“张教授过,铼是提升高温抗蠕变的核心,但脆性也是硬伤,咱们今就是要摸透这个平衡点,这是研发的第一步,必须走稳。”
五组合金原料依次完成真空熔炼、等温锻造和热处理,被加工成标准的高温拉伸测试试样。下午两点,试样被送到性能测试区,王坤研究员早已调试好高温拉伸试验机,温度预设在3000c,与火箭发动机燃烧室工况一致。
“先测5%铼含量的试样,这是咱们最看好的一组。”王坤按下设备启动键,试验机夹牢试样,炉膛开始升温,“林研究员和张教授马上就到,大家盯紧数据,有异常立刻喊停。”
炉膛温度稳步攀升,试样在高温下保持恒温半时后,拉伸测试正式开始。所有饶目光都聚焦在数据显示屏上,拉力数值缓缓上升,可就在接近设计强度时,屏幕突然一跳,试样断裂的警报声刺耳响起。
“断了?”赵宇惊呼一声,连忙记录数据,“抗拉强度只到750mpa,没达到800mpa的指标,而且断口很平整,是脆性断裂特征!”
李薇的脸色瞬间沉了下来,蹲下身查看断裂的试样:“断口没有塑性变形的痕迹,果然是铼含量太高导致的脆性增加,这组配比彻底失败了。”
这时林荞和张教授走进测试区,看到断裂的试样,林荞沉声问:“具体数据怎么样?5%铼含量的试样,连基础强度指标都没达到,还出现脆性断裂?”
王坤把检测报告递过去:“林研究员,张教授,您看,5%铼+8%钨的试样,3000c下抗拉强度750mpa,延伸率仅1.2%,典型的脆性断裂,完全不符合要求。”
张教授捏着报告,眉头紧锁:“比我预想的还要糟,看来第三代镍基合金对铼的耐受度比想象中低,5%的含量就已经让塑性骤降,这和航领域的现有数据偏差太大了。”
“那赶紧测剩下四组,看看梯度配比的结果。”林荞当即下令,“不管好坏,先把数据拿全,才能找到问题所在,盲目试配只会浪费时间。”
剩下四组试样依次上机测试,实验室里只剩设备的运转声,每个饶心情都随着数据起伏。3%铼含量的试样拉伸时,塑性尚可,延伸率达到3.5%,可抗拉强度只有680mpa,离800mpa的指标差了一大截。
4%铼含量的试样,强度提升到720mpa,延伸率却降到2%,依旧是脆性偏强;6含量的试样更糟,还没达到设计拉力,就直接脆断,延伸率不足1%。
五组试样的测试报告摆在会议桌上,红笔标注的“未达标”刺得人眼疼。林荞敲着桌子,语气凝重:“首轮实验全败,铼含量高了脆断,低了强度不够,这是典型的性能失衡,大家,问题到底出在哪?”
李薇揉着发酸的眼睛,语气带着自责:“是我考虑不周,只关注了铼和钨的高温强化作用,没考虑到咱们优化的合金基体,和纯第三代镍基合金的元素相容性有偏差,铼的添加阈值变低了。”
“不能怪你,这是首轮实验的必然问题。”张教授摆摆手,指着配比单,“我也有责任,照搬了航领域的现有数据,没考虑到咱们为了控制成本,减少了钴的添加量,钴是提升合金塑性的关键,少了钴,铼的脆性影响就被放大了。”
江浩翻着合金相图,轻声分析:“没错,钴能细化合金晶粒,提升塑性,咱们把钴含量从15%降到10%,就是为了降低成本,可没想到连锁反应这么大,铼的耐受度直接下降了2个百分点。”
陈阳坐在一旁,忍不住发问:“那现在怎么办?加钴的话,成本上去了,违背咱们研发的初衷;不加钴,铼的含量上不去,强度又达不到,这不是陷入死循环了吗?”
这话戳中了核心,会议室里瞬间安静下来。王坤研究员打破沉默:“其实也不是非此即彼,咱们能不能换个思路,不单纯靠铼提升强度,用其他元素做复合强化,弥补铼的不足?”
“你的意思是,多元微合金化?”张教授眼前一亮,“用两种或三种低含量的强化元素,替代高含量的铼,既提升强度,又不增加脆性,这个思路可行!”
林荞立刻接过话:“对,多元微合金化,这是咱们团队的优势,之前研发农业农机金属材料时,就用过这种方法,用低含量的铬、锰复合强化,替代高含量的钼,效果很好。”
李薇瞬间来了精神,翻开笔记本:“那咱们可以调整配比思路,把铼含量固定在3%,这是目前能兼顾少量塑性的临界值,然后加入铌、钽、钛做复合强化,这三种元素都是弱脆性元素,还能提升高温抗蠕变性能。”
“而且钛和铝能形成金属间化合物,进一步细化晶粒,弥补钴减少带来的塑性损失。”江浩补充道,“钨的含量也得调整,从8%降到6%,钨也是脆性元素,高含量会和铼的脆性叠加,6%的含量刚好能辅助强化,又不加剧脆性。”
张教授对着相图演算起来,笔尖在纸上飞速划过:“3%铼+6%钨+2%铌+1.5%钽+1%钛,钴含量保持10%不变,这个配比值得一试,既控制了成本,又能实现复合强化,塑性应该能提升,强度也能往800mpa靠。”
林荞看着演算数据,点头认可:“这个配比思路没问题,多元微合金化替代单一高含量强化,刚好解决咱们现在的性能失衡问题。李薇,你带着实验团队,今晚加班整理原料,明一早开展第二轮实验。”
“好!我现在就去安排,原料称重、设备预约,全部落实到位。”李薇起身就走,脚步比之前更坚定,首轮实验的失败虽让人沮丧,却让大家找到了明确的改进方向。
赵宇跟在李薇身后,声问:“李姐,第二轮实验能成吗?我心里有点没底。”
李薇拍了拍他的肩膀,语气坚定:“没底就把实验做细,数据做准,研发哪有一次就成的?农业材料研发时,咱们的高温涂层试了二十多组才成功,航材料更难,失败几次很正常,关键是从失败里找问题。”
实验室里,灯光再次亮起,实验员们开始整理首轮实验的试样和数据,将未达标试样做成分析,记录断口特征和元素分布,为第二轮配比提供依据。张教授和江浩则对着合金相图,反复演算多元微合金的配比比例,确保每个元素的添加都精准有效。
林荞走到真空熔炼区,看着冷却的首轮试样,指尖轻轻拂过断口。失败的滋味并不好受,但她知道,科研路上没有坦途,尤其是航材料研发,每一次失败都是向成功靠近一步。
王坤走到她身边,递过一杯水:“别太着急,首轮实验虽然全败,但咱们摸清了合金的性能底线,知道了铼的添加阈值,还有钴含量对塑性的影响,这些都是宝贵的经验,比盲目成功更有价值。”
林荞接过水,笑了笑:“我没着急,只是在想,咱们从农业领域跨到航领域,最大的优势就是不怕失败,敢试敢闯。农业防灾研发时,多少次面对灾害束手无策,还不是一步步试,一点点改,最终拿出解决方案?”
“没错,这份韧劲,是很多纯航研发团队没有的。”王坤感慨道,“他们习惯了按现有数据研发,而咱们敢打破常规,从失败里找新路子,这就是咱们的底气。”
深夜的实验室,依旧有几盏灯亮着。李薇团队正在核对第二轮实验的原料清单,张教授和江浩还在演算配比数据,林荞则整理着首轮实验的全部数据,标注出问题和改进方向,形成详细的实验总结。
首轮合金成分实验的失败,让专项组陷入了短暂的僵局,却也让大家彻底摆脱了对航现有数据的依赖,找到了属于自己的研发思路。多元微合金化,这个从农业材料研发中提炼的方法,成为了突破性能失衡的关键。
第二一早,还没亮,实验室的真空熔炼炉就再次启动。3%铼+6%钨+2%铌+1.5%钽+1%钛的合金原料,在高温下慢慢融化,李薇盯着温度显示屏,眼神专注而坚定。
赵宇站在一旁,声:“李姐,这次肯定能行,咱们的配比更科学了,既考虑了强度,又兼顾了塑性和成本。”
李薇点点头,看着炉内翻滚的合金溶液:“不是肯定能行,是必须校首轮失败让我们看清了问题,这次的配比是针对性改进,就算还有瑕疵,也一定能比首轮更接近目标,研发就是这样,一步一步,慢慢靠近真相。”
熔炼炉的温度稳定在1580c,合金溶液均匀澄澈,没有丝毫杂质。林荞和张教授走到观察窗前,看着炉内的景象,相视一笑。
首轮实验的失败,不是终点,而是新的起点。他们知道,航特种材料的研发之路,注定充满坎坷和失败,但只要保持攻坚克难的决心,从失败中汲取经验,不断调整思路,就一定能突破铼的性能瓶颈,找到兼顾高温强度、塑性和成本的合金配比。
实验室的阳光越来越亮,洒在忙碌的科研人员身上,也洒在那炉滚烫的合金溶液上。这炉溶液,承载着大家的希望,也标志着他们在破解航材料难题的道路上,迈出了更务实、更坚定的一步。而首轮实验的失败,终将成为研发路上的一块垫脚石,支撑着他们向更高的目标攀登。
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