第六十三章 艱難的材料研究(1 / 2)

小說:建設人類宇宙 作者:敬雨歡樂

318艱難的材料研究

張衝志先研究的是圓球外側的金屬,將金屬片先放在x射線機下,進行進x射線譜探查分析,這是利用了物質本身對x射線吸收特徵的物理量。

物質的原子序數大,對x射線的吸收能力強,原子序數小則吸收弱;

同時對一定的吸收體,x射線的波長越短,穿透能力越強,物體的吸收係數越低。

再利用衍射線的相互平涉,利用消光性,使用如布拉格定律的埃瓦爾德球圖解法,就可以將物質內的結構和物質組成分析出來。

又利用透射電鏡,用磁場電子波電子聚整合像的電磁透鏡,對物質進行形貌分析和電子衍射分析。

採用的高解析度透射電子顯微鏡,將金屬材料原子級別顯微組織結構的相位襯度顯示出來,形成原子串成像。

最後再採用掃描電鏡,以類似電視攝影顯像的方式,利用細聚焦電子束在樣品表面掃射,會激發出來各種物理訊號,將這些訊號調製成像放大顯示出來。

透過這三步,張衝志確定了這種材料主要是鈦鋁合金,這裡面還有鎢、錸、碳、鉻、鉬、鈮等稀土類元素,共有二十二種金屬元素。

這種材料有幾大特點。

一是原子排列非常合理,原子鍵之間作用力得到加強。

二是它的吸熱能力只有散熱能力的二分之一,可以將吸收的熱量快速向全球傳導並散發出去。

三是原子間除了原子鍵還有許多共價鍵起作用,不僅增加了抗熱性,還增加了強度。

四是在受熱時或強烈撞擊時,在表面形成一層穩定的保護膜,這種膜具有量子排斥性,可以穩定地反射和隔絕熱量。

這種材料的抗熱性竟能達到攝氏5300度的高溫而保持效能穩定,強度是普通鋼的作六十四倍。

但是在5700c時會迅速熔化,並且氣化20%,因為在5700c條件下,這22種元素都會氣化。

這就有點危險性,因為這會產生一定爆炸。

張衝志估計它的抗高溫、高強度能力主要來自於那層保護膜,這是他在進行了多次研究,借於黑星的超強放大觀測才發現的,這層膜只有幾微米厚,很容易忽略。

材料組成分析出來了,各種效能引數也有,可是如何能生產出來?

僅根據組成成分分析,這種材料的成本比現在用的飛機材料成本還低,大約低四分之一。

張衝志用鉗鍋法,將材料配齊進行燒結,完成後,卻發現強度只有航空用鈦合金的三分之二,抗熱性卻達到鈦合金的水平,但是與圓球相比差了十萬八千里,根本就沒有那層量子膜。

張衝志進行了數學建模,發揮了自己強大的大腦和數學建模能力,將22種成分、加工環境、方法、量子影響等資料綜合進去,不停地修改模擬。

用了一整天的時間才完成一個可以計算的數學模型,用黑星算了半個小時,發現中間有算不通的地方。

張衝志又重新對這些地方進行最佳化,又用去半個小時,這次黑星用了十分鐘算通了,張衝志估計用鴻盛超算不知道算幾年。

但是出現的結果讓張衝志差點跳起來,共有一千多萬種方法,這是多麼大的實驗量和實驗成本,想想就是個天文單位。

無奈又揪著頭髮進行修改,化學計演算法、物理計演算法、偏微分方程、數學分析等等,多虧他是個數學全才,物理、化學、材料等方面都有很深的造詣,這才撐過去。

最後確定的方法有5萬種,再也不可能減少了,因為沒有一點這方面的基礎。

這還是張衝志從全世界各種先進材料製備過程中進行了最佳化的結果。

真是一入材料深似海,從此不知春秋冬。

每天完成實驗十次,一年才3650次,十年才次,需要14年的時間才能完成,那樣一切都老苗了。

張衝志只好發動人多力量大的辦法,用人力來爭取時間,他決定將任務分發給30個實驗小組,爭取在7個月內看到成果。

最低估計僅這一項投資就在5億玄元以上,真是燒線啊!

而且這5億砸進去還不知道是不是個坑。

這也說明了材料研究的艱難,現在軒轅國的工業弱,主要就弱在材料上,全世界共130多種關鍵材料,兩年前軒轅國能生產的不到三分之一。

現在有了鴻盛工業園,大概可以生產一百種左右,但是起步晚,形成大規模量產還需要時間積累。

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