如今的吳桐,在不斷的大量迅速學(xué)習(xí)、理解掌握和時(shí)間的積累下,知識(shí)儲(chǔ)備已經(jīng)可以說(shuō)是博文廣記,堪稱(chēng)行走的圖書(shū)館。
各種材料信息,可以說(shuō)是信手拈來(lái)。
瞬時(shí),物理界十大耐高溫材料的細(xì)緻資料,就從吳桐的儲(chǔ)備記憶中跳躍而出,浮現(xiàn)在吳桐的腦海之中。
目前自然界中,當(dāng)今世界上熔點(diǎn)最高的物質(zhì),是鉿合金。鉿合金含有金屬元素鉿,已知熔點(diǎn)最高的物質(zhì)是鉿的化合物,五碳化四鉭鉿Ta4HfC5,熔點(diǎn)4215攝氏度。
排名第二的是石墨,石墨是元素碳的一種同素異形體,石墨的熔點(diǎn)爲(wèi)3850±50℃,沸點(diǎn)爲(wèi)4250℃,即使經(jīng)超高溫電弧灼燒,重量的損失很小,熱膨脹係數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng),在2000℃時(shí),石墨強(qiáng)度提高一倍。
位列第三的是金剛石,也就是我們俗稱(chēng)的“金剛鑽”,也是常說(shuō)的鑽石的原身,也是由由碳元素組成的礦物,同樣是碳元素的同素異形體,也是目前已知自然存在最硬物質(zhì),熔點(diǎn)在3550℃。只是金剛石所有的價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成,沒(méi)有自由電子,且不導(dǎo)電。
前三各有優(yōu)劣,但是多多少少,都有些不適合。
吳桐更多的目光,是放在排名第四的金屬鎢上面,鎢的原子序數(shù)74,原子量183.84,熔點(diǎn)3400℃。
它呈鋼灰色或銀白色,具有硬度高,熔點(diǎn)高,常溫下不受空氣侵蝕···優(yōu)點(diǎn),是很好的彈體材料選擇,最關(guān)鍵的是,中華還是是世界上最大的鎢儲(chǔ)藏國(guó),不會(huì)因爲(wèi)鎢若是大面積使用,儲(chǔ)量不夠,會(huì)被國(guó)際卡脖子。
作爲(wèi)最耐熱金屬,鎢及鎢合金,其實(shí)已經(jīng)走入了航天航空科研工作者的眼中,它的密度大,強(qiáng)度是難熔金屬中最高的,彈性模量高、膨脹係數(shù)小、蒸氣壓低。
添加了合金元素的鎢合金具有良好的耐磨性、耐蝕性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。航空航天設(shè)備的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全性能問(wèn)題與所採(cǎi)用的材料物理化學(xué)和機(jī)械特性有著十分密切的關(guān)係···
金屬鎢具有一系列優(yōu)良物理、化學(xué)性能,可以滿(mǎn)足航空航天所需材料性能的要求,所以現(xiàn)在已經(jīng)越發(fā)廣泛應(yīng)用於衛(wèi)星、飛行器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等裝備的一些關(guān)鍵部件。
絕對(duì)推衍本能,絕對(duì)推演方向的肯定,也同樣告知吳桐,她的選擇沒(méi)有錯(cuò)。純金屬鎢難以加工及脆化的缺憾,直接作爲(wèi)彈體材料使用肯定是不行的。
不然,國(guó)內(nèi)彈體材料早就用上了,不用等她在這裡現(xiàn)用現(xiàn)推衍新材料。
她需要在此基礎(chǔ)上,推衍出能夠正確利用鎢,並且還要保持鎢的優(yōu)越性能的工藝技術(shù),研發(fā)出新型鎢材料,以用在最關(guān)鍵的彈頭材料上。
時(shí)間在吳桐的研發(fā)中,悄悄溜走,帶來(lái)了春天的氣息,也帶來(lái)了吳桐豐收的喜悅。
正向利用材料性能,且能同比增加材料性能的單晶技術(shù),自然地被吳桐用上,經(jīng)過(guò)大幅度的計(jì)算,推演,不算艱難的,推導(dǎo)出了適用於彈頭材料的單晶鎢。 這一步,最難得,就是其中的晶格排列延展順序。
時(shí)至今日,吳桐對(duì)共鍵效應(yīng)更有感悟這是她的拿手絕活。晶格的排列,可以說(shuō)是在吳桐手中,玩出了新篇章。
一張張手稿,被吳桐堆疊在桌角,驗(yàn)證著,吳桐在高超音速導(dǎo)彈上的初步突破,妥善的收入打開(kāi)的保密匣中,稍後放入保險(xiǎn)櫃內(nèi)妥善保密保存。吳桐脣角揚(yáng)起一抹笑意,是對(duì)自己工作的肯定。
第一步彈頭材料的順利推衍,似乎預(yù)示著,接下來(lái)的攻關(guān)順利,吳桐趁著手熱,開(kāi)始了第二步的主要箭身材料研究。
在金屬鎢上,吳桐更看重的一點(diǎn),是鎢可提高鋼的高溫硬度。MC-4特種鋼材的性能參數(shù)其實(shí)已經(jīng)很優(yōu)越了,吳桐在此基礎(chǔ)上,以現(xiàn)有水平繼續(xù)延展,作爲(wèi)主要彈體材料來(lái)使用。這一步推衍,是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行再度優(yōu)化,對(duì)吳桐來(lái)說(shuō),依然不算太難。
設(shè)計(jì)模型,推衍參數(shù),設(shè)計(jì)製備工藝···一系列的推衍,模擬,第二種主要彈體材料MCW-1,以金屬鎢爲(wèi)核心的金屬基抗熱材料,在吳桐的手中誕生。
金屬基複合材料簡(jiǎn)稱(chēng)(MMCs),是以金屬及其合金爲(wèi)基體,與一種或幾種金屬或非金屬增強(qiáng)相人工結(jié)合成的複合材料。
其增強(qiáng)材料大多爲(wèi)無(wú)機(jī)非金屬,如陶瓷、碳、石墨及硼等,也可以用金屬絲。它與聚合物基複合材料、陶瓷基複合材料以及碳/碳複合材料一起構(gòu)成現(xiàn)代複合材料體系。
雖然是第一次玩金屬基材料,但是一法通則百法通,快要兩年的時(shí)間,經(jīng)過(guò)衆(zhòng)多的材料研發(fā)積累,吳桐在材料上,量變引起質(zhì)變,在這次的攻關(guān)中,是突破式的爆發(fā)。幾乎可以說(shuō)是玩轉(zhuǎn)上下,信手拈來(lái),各種材料在她手中,推陳出新,舉重若輕,是遊刃有餘的完全掌控。
嶄新的微納複合-氧化壓制技術(shù)的誕生,又一次填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白,也是開(kāi)創(chuàng)奠定了金屬基材料的基礎(chǔ)。
她以納米級(jí)超高溫陶瓷MC-4相與微米級(jí)鎢基體共格增強(qiáng),實(shí)現(xiàn)陶瓷相對(duì)難熔基體的增強(qiáng)和難熔金屬的補(bǔ)強(qiáng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)材料高溫強(qiáng)韌化、基體抗氧化和輕量化。
同時(shí),通過(guò)表面氧化抑制設(shè)計(jì),在基材表面原位生長(zhǎng)形成梯度複合的陶瓷化的熱防護(hù)層,與基體具有高的熱匹配和強(qiáng)的冶金結(jié)合,以微納複合原位反應(yīng)制備納米陶瓷相增強(qiáng)難熔金屬基複合材料,實(shí)現(xiàn)了基材的高溫、高強(qiáng)韌,與基體的一體化設(shè)計(jì),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高輻射、長(zhǎng)時(shí)間抗氧化、抗燒蝕。
在吳桐的預(yù)測(cè)性能中,這種鎢核心金屬基抗熱材料,拉抗性能搭配普通合金金屬的上限,高溫強(qiáng)度還能再度提升,輕鬆往3000MPa邁進(jìn),且能扛得住3000℃超高溫下,無(wú)太大燒灼,能夠保持近乎完美機(jī)械性能!
主要彈體材料再度完成,拉抗性能、耐高溫性能要增強(qiáng),但是同比重量不能再增加。彈體自重,也是影響速度和機(jī)動(dòng)性能的關(guān)鍵因素。