四合院我跟国家提出南天门计划第332章 陶瓷的挑战

白帝乙型耐高温材料攻关小组的驻地设在一座拥有大型高温炉窑和精密压力机的研究所内。

这里的气氛与西郊大院不同少了些金属切削的尖锐多了几分窑炉特有的沉闷轰鸣和特种粉末的细微气味。

张彬将主要精力投注到这里因为陶瓷基复合材料的工程化是突破热障的第一道也是最凶险的关隘。

会议上确定的第一个应用目标是机头锥和主翼前缘——承受气动加热最严酷的部位。

张彬从无限空间中取出部分【高性能复合陶瓷基板材】样品交由材料团队进行基础性能复测和工艺摸索。

同时他结合脑海中的知识开始指导团队解决两个核心难题：陶瓷固有的脆性以及陶瓷与背后金属承力结构的可靠连接。

脆性问题相对直接但绝非易事。

张彬提出的思路是纤维增韧。

“在陶瓷基体中引入高强度碳化硅纤维或氧化铝纤维”他在技术讨论会上用粉笔画出示意图“利用纤维的桥联和拔出效应消耗裂纹扩展的能量阻止灾难性脆断的发生。

”这需要精确控制纤维的取向、体积分数以及纤维与基体的界面结合强度任何微小的偏差都可能导致增韧效果大打折扣甚至适得其反。

但真正的困境在于连接。

“张顾问这是第三批连接试件”负责连接工艺的工程师老吴捧着一个托盘里面是十几个不同形状的金属-陶瓷复合小块脸色灰暗“热循环测试全部失败了。

” 张彬拿起一块试件。

金属部分是一种耐热镍基合金陶瓷部分则是尝试复刻的陶瓷基复合材料小样。

在连接处一道清晰的、贯穿性的裂纹触目惊心。

“问题还是出在热膨胀系数上。

”老吴指着数据记录“陶瓷的热膨胀系数只有金属的三分之一甚至四分之一。

从我们模拟的高温工作状态冷却下来金属收缩得远比陶瓷厉害巨大的应力直接把连接界面或者陶瓷本身拉裂了。

” 他拿起另一个试件连接处使用了高温钎焊料结果更糟：“钎料本身都被拉脱了。

” 冲突尖锐而具体。

性能优异的陶瓷材料却因为这物理性质的天然差异难以与现有的金属机体“融为一体”。

找不到可靠的连接方法陶瓷护甲就无法安装到白帝身上一切性能都只是空谈。

传统的焊接、钎焊工艺在这种极端的热失配面前显得苍白无力。

张彬盯着那些失败的试件脑海中飞速检索着解决方案。

直接照搬未来的先进连接技术不现实必须找到符合当前工业条件和技术认知的过渡路径。

“我们可能需要放弃追求完美的冶金结合”张彬放下试件目光扫过沮丧的团队成员“考虑一种‘柔性过渡’和‘机械锁止’结合的思路。

” 他拿起粉笔在黑板上画出一个新的结构示意图。

“首先在金属和陶瓷之间设计一个或多个热膨胀系数呈梯度变化的过渡层。

比如在镍基合金和陶瓷之间加入一层特种不锈钢再加入一层特殊配比的金属陶瓷复合材料。

让热应力的变化在几层材料之间逐步释放而不是集中在某一个界面上。

” “其次”他的笔尖在连接区域画出一个复杂的凹凸结构“在连接界面设计机械互锁结构比如燕尾槽、波浪形啮合面。

利用物理形状的咬合来分担和传递载荷即使界面存在微裂纹也不至于立即整体失效。

” “最后配合使用一种特殊的高温无机胶粘剂它不追求极高的粘结强度但必须具备优异的耐高温性和一定的塑性能够填充微观缝隙缓冲应力。

” 这是一个多管齐下的妥协方案充满了不确定性但至少提供了一条可以立刻开始试验的路径。

收获在接下来几周艰苦的试错中缓慢积累。

团队按照张彬的思路开始设计并加工带有复杂啮合面的金属件和陶瓷件尝试调配不同成分的梯度过渡层粉末进行热压烧结同时化学组的同时也开始筛选和合成可能满足要求的高温胶粘剂。

失败依旧接踵而至。

梯度层烧结不完整、机械锁扣加工精度不够导致应力集中、胶粘剂在高温下分解或变脆……每一个环节都需要反复调整参数优化工艺。

直到第二十一次连接试件制备完成被送入模拟白帝乙型高速-滑行-再高速工况的地面热循环测试设备。

设备内部高温焰流将试件加热到一千五百摄氏度保持一段时间然后强制风冷至室温如此循环往复。

一百次循环。

五百次循环。

一千次循环。

监测数据实时传输到控制室。

所有人都屏住呼吸盯着代表界面应力和陶瓷内部微裂纹扩展的曲线。

当第一千次循环结束设备停止运转试件被小心取出时整个车间安静了一瞬。

连接区域依然存在细微的、不可避免的微观裂纹但没有任何一条裂纹贯穿整个界面机械锁扣结构完好试件整体保持完整！ 小主这个章节后面还有哦请点击下一页继续阅读后面更精彩！。

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