学霸的军工科研系统 第1032章 计算材料学的威力

    就在罗尔斯·罗伊斯众人琢磨着如何能根据试生产样品反向推导出华夏所用的技术时。

    镐发集团这边，对于钛铝合金立方试样裂纹形貌及形成原因的表征分析也已经出了结果

    “常总，这是从20%到90%不同完成度试样的XRD图谱和EBSD相图。”

    杭志斌步履匆匆地冲进常浩南的办公室，把纸上还带着热气的几页检测报告直接塞进了后者手中。

    还不等常浩南动手，他就直接翻到了其中一页：

    “您看，在发生过断裂的断面，也就是点1和点2上，钛铝两种元素原子百分比接近于2∶1，且铬和铌两种元素的存在较少，说明γ相、B2相和α2相均存在，且比例相对平衡。”

    “而在距离裂纹较远的基体部分，也就是点3和点4处，钛铝两种元素原子的比例降低到1∶1，此外铬和铌两种元素的含量也相应增加，说明此时α2相和B2的成分占比出现明显增多，而γ相则相应减少”

    “”

    要是搁一般情况，被这样“突然袭击”然后马上灌输一大堆表征结果，高低得缓上一会才能听进去。

    好在常浩南这会脑子里本来就在想着这件事，加上他自己的读图能力一流，所以倒也跟得上对方的思路。

    在杭志斌一大段内容说完之后，他直接接上了最后的结论：

    “所以能够证明，在裂纹形成的过程中，在开裂位置上同步发生了α→γ+β的共析反应！”

    “没错！”

    杭志斌飞快点了点头：

    “和您之前的推测完全一致，只要能降低合金当中α2脆性相的比例，就可以同时提高材料内部的抗拉强度和减小应力产生。”

    “我们目前的计划是，先在成型过程中对基板进行预热，一方面是抑制包晶反应减少α2相生成，另一方面，也能在一定程度上控制冷却速率。”

    相比于他的激动，常浩南的反应倒是颇为平淡。

    实际在几天之前，他就已经在打孔过程中通过提高浸没液体的温度改善了裂纹的生成情况。

    所以，这个结果最多算是增加了一层理论保险，还不至于让他感到意外。

    “基板预热只是一个方面，除了冷却太快导致的裂纹之外，4722在加工过程中还有另一个问题。”

    常浩南说着站起身，从旁边的小桌子上拿起暖壶，分别倒了两杯水，接着把其中一个递给前面的杭志斌：

    “你们刚刚也做过了EBSD和微形貌的观测，应该能发现，在钛铝合金成形过程中，由于熔池局部温度会高于铝的蒸发点，会导致一部分含有铝气体蒸发流失，而那些来不及蒸发的气体，在凝固时就会形成小孔。”

    “这些孔附近会聚集较大的残余应力，虽然分布不如因为冷却而导致的应力广泛，但同样会在周围诱发产生裂纹，并且由于这种热裂纹在扩展过程中没有次裂纹产生，所以主裂纹的发展反而还会更加明显。”

    “我说的没错吧？”

    “啊啊？”

    杭志斌这会刚刚把手抬到半空中，结果听到常浩南的分析，整个人直接跟遭了一记炸雷一般定在原地。

    因为这正是他接下来想要告诉给常浩南的内容。

    也是刚刚那份报告当中最重要的发现。

    结果

    对方连看都没看，就提前知道了？

    大概半分钟之后，杭志斌才反应过来，赶紧把杯子接到手中：

    “这这也是您推测出来的？”

    要知道，这个问题可是热成型过程中独有的。

    冷加工过程根本到不了钛合金的熔点，连现象都不可能观察到。

    “怎么可能”

    常浩南笑着摆了摆手。

    “哦”

    听到常浩南的解释和自己刚刚的想法一样，杭志斌总算是松了口气，等着对方进一步的说明。

    但是还没等他把下一口气喘上来，就听常浩南继续道：

    “这是我计算出来的。”

    “”

    杭志斌端着杯子，一时间不知道该以何种表情应对。

    本想低头战术喝水以作延迟，但却忘了水是刚从暖瓶里倒出来的

    好在，常浩南此刻正站在窗前背对着他，倒也没注意到对方差点烫到舌头的窘况，只是继续介绍着自己的结论：

    “通过分子动力学的研究结果，在较高温度下，氧化铝的扩展速度远远慢于热力学稳定性类似的氧化钛，导致含铝的钛合金并不能像含钛的铝合金那样，依靠氧化铝膜来进行自我保护，而4722合金当中的铬和铌，就是作为抗氧化元素而添加进去的。”

    “但这两种元素是以固溶的形式存在于基体合金当中，从而影响氧化铝的生成模式，这就决定了在升温-氧化-熔化这个过程中，铝会更容易以气体形式流失”

    “”

    听到中间的时候，杭志斌就已经把手里的杯子放到一边，掏出纸笔开始记录了——

    在第一次和常浩南见面的时候，他曾经说自己研究过一些计算材料学的内容，这并不是恭维。

    虽然当时其实没太研究明白，但有一件事情是非常确定的。

    传统材料学，是由现象分析原因再倒推总结规律进而生成理论。

    而计算材料学的研究过程，却跟这个是相反的。

    先有理论，再推规律，最后得到现象。

    换句话说，虽然这一学科目前的应用范围还比较狭窄，但只要应用成功，就意味着在发现问题的同时也找到了解决问题的方法。

    就像现在这样。

    “我们会进一步调整激光选区熔化的成型参数，尽可能减少局部飞温，导致铝被蒸发的情况出现。”

    杭志斌一边回应一边在本子上写下最后几个字。

    然后，咔哒一声收回笔尖。

    “调整参数只是权宜之计。”

    常浩南坐回到自己的椅子上，说道：

    “长远来看，我刚才说过，铬和铌是为了提高钛合金抗氧化性才被添加进去的，但就算成型过程中温度控制到完美，也会导致铝在最后成型的上表面集中，而其它部分的含量下降，反过来又会对抗氧化性产生不良影响。”

    “我不管英国人准备用什么样的涂层来解决这个问题，但一方面这部分资料咱们完全缺失，另一方面，就算是有涂层，基体本身的抗氧化能力提高也绝不是坏事。”

    杭志斌想了一会：

    “所以，您是想在英国人这个材料的基础上进行改良？”

    如果坐在他面前的是除了常浩南还有曹晓春院士以外的任何其他人，他估计已经把笔摔到桌子上了——

    材料学的东西，不只是调换个元素成分或者配比就完事了。

    现在他们手头连4722的工艺参数都不确定，甚至还需要通过大量实验补全剩余部分。

    这种情况下就想着改进材料，几乎相当于连爬都没学会就想要跑马拉松。

    完全是异想天开。

    不仅达不到改进性能的目的，甚至还会因为对原始材料的理解不够，导致连别人改进前的性能都达不到。

    甚至得到的大概率就是纯废品。

    不过，考虑到常浩南的实际情况，杭志斌还是又咔哒一声，把笔尖给按了出来。

    “正是。”

    常浩南面露兴奋地一敲桌子：

    “我用几种稀土元素随便尝试了一下，结果无意中发现，用微量的镱和铈取代一定量的铬和铌之后，可以起到可以细化晶粒、净化基体、提高氧化膜的附着力的作用。”

    “除此之外，由于固溶情况不同，这两种元素，尤其是镱，还可以促进Al的选择性氧化，从而降低工业生产当中局部温度控制的难度。”

    说着还从文件盒中取出了几个小时前刚刚被送过来的计算结果，交给杭志斌：

    “当然，我只是提供一个思路，具体实验层面的东西还要你们来做，所以这是下一步的研究方向。”

    “至于眼下为了还原英国人的4722，你们确实还是得啃一下激光选区熔化的工艺参数，我这边正急着要”一笔阁 www.pinbige.com