Өткөн айда мен Хэбэйдеги отко чыдамдуу материалдар заводунун улук инженерине бардым. Ал мештен алынган үлгүнү көрсөтүп: «Бул кесилишти караңыз. «Жашыл кремний карбидинин микропорошогунун» кошулушу чыныгы айырмачылыкты жаратат; кристаллдар тыгызыраак жана түсү такыраак», - деди. Ал айткан «жашыл кремний карбидинин микропорошогу» бүгүнкү талкуубуздун темасы болуп саналат...жашыл кремний карбидинин микропорошогуАл абразивдер өнөр жайында тааныш ингредиент болгону менен, акыркы жылдары отко чыдамдуу материалдар тармагындагы инновациялык колдонулушу чындап эле таң калыштуу болду.
Ишенбешиңиз мүмкүн, бирок жашыл кремний карбидинин микропорошогу башында отко чыдамдуу материалдардагы жөн гана "колдоочу ингредиент" болгон. Мурунку жылдары айрым өндүрүүчүлөр айрым отко чыдамдуу буюмдардын эскирүүгө туруктуулугун жогорулатуу үчүн аз өлчөмдө кошушчу. Бирок, акыркы беш-алты жылда кырдаал толугу менен өзгөрдү. Болот, түстүү металлдар жана керамика сыяктуу тармактар мештерге жогорку температурага туруктуулукту, коррозияга туруктуулукту жана узак кызмат мөөнөтүн талап кылган талаптарды барган сайын жогорулаткандыктан, кадимки отко чыдамдуу материалдардын формулалары барган сайын жетишсиз болуп баратат. Бул учурда материал инженерлери көңүлүн кайрадан ушул "эски досуна" буруп, туура колдонулганда анын чыныгы "кенч материал" экенин аныкташкан.
Анын эмне үчүн мынчалык популярдуу экенин түшүнүү үчүн, анын негизги күчтүү жактарына көңүл бурушубуз керек. Биринчиден, ал ысыкка туруктуу.Жашыл кремний карбидикөптөгөн салттуу материалдарга караганда жогорку температурада бир топ күчтүү кычкылданууга туруктуулукту көрсөтөт, ал тургай 1600℃ же андан жогору температурада да туруктуу бойдон калат, бул жогорку температурадагы мештердин узак кызмат кылуусуна өбөлгө түзөт. Экинчиден, ал жогорку катуулукка жана эскирүүгө туруктуулукка ээ, бул аны домна мешинин кран тешиктери жана айлануучу суюк катмарлардын каптамалары сыяктуу материалдык эрозиядан катуу жабыркаган аймактар үчүн идеалдуу кылат. Үчүнчүдөн, жана эң негизгиси, ал эң сонун жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ. Кээде кемчилик катары карала турган бул мүнөздөмө (анткени ал жылуулуктун жоголушун көбөйтүшү мүмкүн) азыр колдонулуп жатат — ал тез жана бирдей жылуулук өткөрүмдүүлүгүн же жылуулук соккусуна туруктуулукту талап кылган конструкцияларда артыкчылыкка айланды.
Бул касиеттер практикалык колдонмолорго кандайча которулат? Мен өз көзүм менен көргөн бир нече мисал менен бөлүшөйүн.
Шаньдундагы ири болот заводунда торпеда чөмүчтүү вагондордун (эриген темирди ташуу үчүн колдонулган чоң чөмүчтөр) каптамаларынын иштөө мөөнөтү дайыма төмөн болгон. Кийинчерээк техникалык топ куюлуучу материалга белгилүү бир бөлүкчө өлчөмүндөгү жашыл кремний карбидинин микропорошок кошуп, керемет болгон. Жаңы каптама эриген темирдин эрозиясына жана шлактын чабуулуна бир топ жогорулаган туруктуулукту гана көрсөтпөстөн, ошондой эле микропорошок матрицадагы тешикчелерди толтургандыктан, жалпысынан бир топ тыгызыраак түзүлүшкө ээ болгон. Ишканадагы бир инженер мага: "Мурда чөмдүн каптамасы эки жүзгө жакын колдонулгандан кийин капиталдык оңдоону талап кылчу; азыр ал үч жүз элүүдөн оңой эле ашып кетет. Бул өзү эле жылдык техникалык тейлөө чыгымдарын жана токтоп калуу учурундагы жоготууларды бир топ үнөмдөйт", - деди.
Андан да тапкычтык менен колдонулуучу ыкма функционалдык жактан классификацияланган отко чыдамдуу мештерде колдонулат. Айрым өнүккөн мештерде ар кандай бөлүктөрү ар кандай чөйрөлөргө туш болот. Айрым жерлер отко өтө туруктуулукту, башкалары жылуулук соккусуна туруктуулукту, ал эми башкалары өткөрбөөчүлүктү талап кылат. Акылдуу ыкма мындан ары баары үчүн бир материалды колдонуу эмес, ар кандай катмарларда ар кандай формулаларды колдонуу болуп саналат. Жашыл кремний карбидинин микропорошогу бул жерде маанилүү ролду ойнойт — жогорку температурадагы эритилген металл менен түздөн-түз байланышкан жумушчу беттик катмарга анын жогорку эрозияга туруктуулугун колдонуп көбүрөөк кошууга болот; ортоңку буфердик катмарда жылуулук кеңейүү дал келүүсүн оптималдаштыруу үчүн пропорцияны тууралоого болот; ал эми арткы катмарда порошокту азыраак же такыр колдонууга болбойт. Бул катмарлуу ыкма жалпы өндүрүмдүүлүктү да, үнөмдүүлүктү да жакшыртат. Чжэцзяндагы атайын керамикалык меш эмеректерин чыгаруучу компания бул ыкманы колдонуу менен меш эмеректеринин иштөө мөөнөтүн 40% дан ашыкка узартты.
Сиз эмне үчүн жөн гана ири бөлүкчөлөрдү кошпойсуз деп сурашыңыз мүмкүн? Эмне үчүн "микропорошок" колдонууну талап кылыш керек? Мунун негизги себеби анын бекемдөөчү фаза катары гана эмес, материалдын бышыруу реакциясына да катышуу жөндөмүндө. Жогорку температурада бул өтө майда бөлүкчөлөр жогорку беттик активдүүлүккө ээ, бышыруу процессин күчөтөт жана күчтүү керамикалык байланыштын пайда болушуна жардам берет. Ошол эле учурда, ал эң майда "кум" сыяктуу иштейт, башка агрегат бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы боштуктарды толугу менен толтурат, тешиктүүлүктү бир топ азайтат. Тыгызыраак материал менен зыяндуу шлак жана щелочтуу буулардын кирип, зыян келтирүү ыктымалдыгы азыраак. Мен ошол эле формуладагы отко чыдамдуу куюлуучу материалдар үчүн жашыл кремний карбидинин микропорошокту тийиштүү өлчөмдө кошуу жогорку температурадагы ийилүүнүн бекемдигин 20%-30% га жогорулата аларын жана өткөрбөөчүлүктүн жакшырышы андан да маанилүү экенин көрсөткөн эксперименталдык маалыматтарды көрдүм.
Албетте, жакшы нерсе жөн гана башаламан кошула берген нерсе эмес. Дозасы, бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшүнүн дизайны жана аны башка чийки заттар (мисалы, боксит, корунд жана глинозем микропорошогу) менен кантип айкалыштыруу керектиги - мунун баары татаал маселелер. Өтө аз нерсе байкаларлык таасир этпейт, ал эми өтө көп нерсе иштөөгө таасир этиши же өтө кымбатка турушу мүмкүн, кээде ал тургай башка көйгөйлөрдү (мисалы, белгилүү бир калыбына келтирүүчү атмосфераларга сезгичтик) жаратышы мүмкүн. Бул үчүн техниктер "оптималдуу балансты" табуу үчүн кайталап эксперименттерди жүргүзүүнү талап кылат. Бир карыя инженер мага бир жолу абдан ылайыктуу салыштырууну айтып берди: "Формуланы тууралоо салттуу кытай медицинасынын дарыгери рецепт жазып бергендей; ар бир ингредиенттин дозасын кылдаттык менен карап чыгуу керек".
Бул учурда, сиз жашыл кремний карбидинин микропорошогунун отко чыдамдуу материалдардагы ролу жөнөкөй "кошумчадан" материалдын микроструктурасын жана касиеттерин өзгөртө турган "негизги модификаторго" өтүп жатканын түшүнгөн чыгарсыз. Бул белгилүү бир көрсөткүчтөрдү жакшыртууга гана эмес, материалдарды долбоорлоо мүмкүнчүлүктөрүн кеңейтүүгө да алып келет. Азыр кээ бир изилдөө институттары аны нанотехнология жана in-situ реакция технологиясы менен айкалыштырып, кийинки муундагы акылдуу жана узак мөөнөттүү отко чыдамдуу материалдарды түзүү жолдорун изилдеп жатышат.
Абразивдүү өнөр жайынын ардагери катары отко чыдамдуу материалдар тармагындагы жылдызга айланган жашыл кремний карбидинин микропорошогунун окуясы бизге технологиялык прогресс көбүнчө тармактар аралык интеграцияда жана эски материалдардагы жаңы ачылыштарда экенин айтып турат. Бул тамак бышыруудагы маанилүү татымал сыяктуу; туура жана туура температурада колдонулса, ал бүтүндөй тамакты жогорку деңгээлге көтөрө алат. Кийинки жолу заманбап мештердин жалындын ичинде тынымсыз иштеп жатканын көргөнүңүздө, алардын бекем каптамасында сансыз кичинекей жашыл кристаллдар маанилүү колдоочу ролду ойноп жатканын элестете аласыз. Бул, балким, материал таануунун сүйкүмдүүлүгү - ал ар дайым эң салттуу жерлерде эң инновациялык гүлдөрдү гүлдөтө алат.