Өнгөрсөн сард би Хэбэй мужийн галд тэсвэртэй материалын үйлдвэрийн ахлах инженер дээр очсон. Тэр зуухнаас авсан дээжийг зааж, надад “Энэ хөндлөн огтлолыг хар даа. 'Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг' нэмэх нь үнэхээр өөрчлөлт авчирдаг; талстууд нь илүү нягт, өнгө нь илүү нарийвчлалтай байдаг.' Түүний дурдсан “ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг” бол өнөөдрийн бидний хэлэлцүүлгийн сэдэв юм—ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагЭнэ нь зүлгүүрийн үйлдвэрлэлийн танил орц боловч сүүлийн жилүүдэд галд тэсвэртэй материалын салбарт шинэлэг хэрэглээ нь үнэхээр гайхалтай болсон.
Та итгэхгүй байж магадгүй ч ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь анх галд тэсвэртэй материалын "дэмжих найрлага" байсан. Өмнө нь зарим үйлдвэрлэгчид зарим галд тэсвэртэй бүтээгдэхүүний элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг сайжруулахын тулд бага хэмжээгээр нэмдэг байсан. Гэсэн хэдий ч сүүлийн тав, зургаан жилд нөхцөл байдал бүрэн өөрчлөгдсөн. Ган, өнгөт бус металл, керамик зэрэг үйлдвэрүүд зууханд өндөр температурт тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, удаан эдэлгээтэй байхыг шаарддаг тул ердийн галд тэсвэртэй материалын найрлага улам бүр хангалтгүй болж байна. Энэ үед материалын инженерүүд анхаарлаа энэ "хуучин найз" руу хандуулж, зөв ашигласан тохиолдолд энэ нь жинхэнэ "эрдэнэсийн материал" болохыг олж мэджээ.
Яагаад ийм алдартай болохыг ойлгохын тулд бид түүний гол давуу талуудыг нь харах хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, энэ нь халуунд тэсвэртэй.Ногоон цахиурын карбидуламжлалт олон материалаас илүү өндөр температурт исэлдэлтэд тэсвэртэй бөгөөд 1600℃ ба түүнээс дээш температурт ч тогтвортой хэвээр байгаа нь өндөр температурт зуухны ашиглалтын хугацааг уртасгахад хувь нэмэр оруулдаг. Хоёрдугаарт, энэ нь өндөр хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй тул тэсэлгээний зуухны цорго, эргэлтийн шингэн давхаргын доторлогоо зэрэг материалын элэгдэлд ихээхэн өртсөн газруудад тохиромжтой. Гуравдугаарт, хамгийн чухал нь маш сайн дулаан дамжуулалттай. Заримдаа сул тал гэж тооцогддог (дулааны алдагдлыг нэмэгдүүлж болзошгүй тул) энэхүү шинж чанарыг одоо ашиглаж байна - энэ нь хурдан бөгөөд жигд дулаан дамжуулалт эсвэл дулааны цочролд тэсвэртэй байх шаардлагатай бүтцэд давуу тал болсон.
Эдгээр шинж чанаруудыг практик хэрэглээнд хэрхэн хөрвүүлдэг вэ? Би өөрийн биеэр харсан хэдэн жишээг хуваалцъя.
Шаньдун мужийн томоохон гангийн үйлдвэрт торпедо шанагатай машины доторлогооны ашиглалтын хугацаа (хайлсан төмрийг тээвэрлэхэд ашигладаг том шанага) байнга бага байсан. Хожим нь техникийн баг цутгах боломжтой хэсэгт тодорхой хэмжээтэй ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нэмсэн бөгөөд гайхамшиг тохиолдсон. Шинэ доторлогоо нь хайлсан төмрийн элэгдэл, шаарны довтолгоонд тэсвэртэй байдлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлээд зогсохгүй, бичил нунтаг нь матрицын нүх сүвийг дүүргэсэн тул нийт бүтэц нь илүү нягтралтай болсон. Газар дээр нь ажиллаж байсан нэгэн инженер надад “Өмнө нь шанагатай доторлогоо хоёр зуун орчим хэрэглээний дараа их засвар хийх шаардлагатай байсан бол одоо гурван зуун тавин хэрэглээнээс амархан давж гарсан. Энэ нь зөвхөн жилийн засвар үйлчилгээний зардал болон зогсолтын алдагдлыг ихээхэн хэмнэдэг” гэж хэлсэн.
Бүр илүү ухаалаг хэрэглээ бол функциональ зэрэглэлтэй галд тэсвэртэй материал юм. Зарим дэвшилтэт зууханд өөр өөр хэсгүүд нь маш өөр орчинтой тулгардаг. Зарим хэсэгт галд тэсвэртэй байдал, зарим нь дулааны цочролд тэсвэртэй байдал, зарим нь ус үл нэвтрэх чанар шаарддаг. Ухаалаг арга бол бүх зүйлд нэг материалыг ашиглахаа больж, өөр өөр давхаргад өөр өөр найрлага ашиглах явдал юм. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь энд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг - өндөр температурт хайлсан металлтай шууд холбогддог ажлын гадаргуугийн давхаргад түүний элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ашиглан илүү ихийг нэмж болно; завсрын буфер давхаргад дулааны тэлэлтийн тохируулгыг оновчтой болгохын тулд харьцааг тохируулж болно; мөн арын давхаргад нунтаг бага эсвэл огт хэрэглэж болохгүй. Энэхүү давхаргатай арга нь нийт гүйцэтгэл болон эдийн засгийг сайжруулдаг. Тусгай керамик зуухны тавилга үйлдвэрлэдэг Жэжян мужийн нэгэн компани энэ аргыг ашиглан зуухны тавилгын ашиглалтын хугацааг 40 гаруй хувиар нэмэгдүүлсэн.
Та яагаад зүгээр л бүдүүн ширхэгтэй тоосонцор нэмж болохгүй гэж? Яагаад "микро нунтаг" гэж шаардах ёстой гэж асууж магадгүй юм. Гол нь зөвхөн бэхжүүлэгч үе шат төдийгүй материалын хайлуулах урвалд оролцох чадварт оршино. Өндөр температурт эдгээр маш нарийн ширхэгтэй тоосонцор нь гадаргуугийн өндөр идэвхжилтэй тул хайлуулах процессыг дэмжиж, илүү бат бөх керамик холбоо үүсгэхэд тусалдаг. Үүний зэрэгцээ энэ нь хамгийн нарийн "элс" шиг үйлчилж, бусад дүүргэгч тоосонцрын хоорондох зайг бүрэн дүүргэж, нүх сүвийг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Илүү нягт материалын хувьд хортой шаар болон шүлтлэг уур нь нэвтэрч, гэмтэл учруулах магадлал бага байдаг. Ижил томъёотой галд тэсвэртэй цутгамал материалын хувьд зохих хэмжээний ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нэмэх нь өндөр температурын гулзайлтын бат бөх чанарыг 20%-30% -иар нэмэгдүүлж, ус нэвтрүүлэх чадварын сайжруулалт бүр ч чухал болохыг харуулсан туршилтын өгөгдлийг би харсан.
Мэдээж сайн зүйл бол зүгээр л санамсаргүй байдлаар оруулдаг зүйл биш юм. Тун, ширхэгийн хэмжээний тархалтын загвар, бусад түүхий эдтэй (жишээлбэл, боксит, корунд, хөнгөн цагааны ислийн бичил нунтаг) хэрхэн хослуулах нь бүгд нарийн төвөгтэй асуудал юм. Хэтэрхий бага нь мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй бол хэт их нь ажиллах чадварт нөлөөлж эсвэл хэт үнэтэй болж, заримдаа бусад асуудал үүсгэж болзошгүй (жишээлбэл, тодорхой бууруулагч агаар мандалд мэдрэмтгий байдал). Энэ нь техникчдээс "хамгийн оновчтой тэнцвэрийг" олохын тулд давтан туршилт хийхийг шаарддаг. Нэгэн хөгшин инженер надад маш тохиромжтой зүйрлэл хэлсэн: "Номыг тохируулах нь уламжлалт хятад анагаах ухааны эмч жор бичиж өгөхтэй адил юм; найрлага бүрийн тунг сайтар бодож үзэх хэрэгтэй."
Энэ үед та ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь галд тэсвэртэй материалд энгийн "нэмэлт"-ээс материалын бичил бүтэц, шинж чанарыг өөрчлөх боломжтой "гол хувиргагч" болж өөрчлөгдөж байгааг ойлгосон байх. Энэ нь зөвхөн тодорхой үзүүлэлтүүдийг сайжруулаад зогсохгүй материалын дизайны боломжийг өргөжүүлдэг. Одоо зарим судалгааны хүрээлэнгүүд хүртэл үүнийг нанотехнологи болон газар дээрх урвалын технологитой хослуулан дараагийн үеийн ухаалаг, удаан эдэлгээтэй галд тэсвэртэй материалыг бий болгох талаар судалж байна.
Зүлгүүрийн салбарын ахмад дайчнаас эхлээд галд тэсвэртэй материалын салбарт өсөн нэмэгдэж буй од хүртэл ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагны түүх нь технологийн дэвшил нь ихэвчлэн салбар дундын интеграци болон хуучин материалын шинэ нээлтүүдэд оршдог гэдгийг бидэнд хэлж өгдөг. Энэ нь хоол хийх чухал амтлагчтай адил юм; зөв, зөв температурт хэрэглэвэл энэ нь бүхэл бүтэн хоолыг илүү өндөр түвшинд гаргаж чадна. Дараагийн удаа та эдгээр орчин үеийн зуухнуудыг дөлөнд тасралтгүй ажиллаж байхыг харахдаа бат бөх доторлогооных нь дотор тоо томшгүй жижиг ногоон талстууд чимээгүйхэн чухал дэмжлэг үзүүлж байна гэж төсөөлж магадгүй юм. Энэ нь магадгүй материалын шинжлэх ухааны сэтгэл татам зүйл юм - энэ нь хамгийн уламжлалт газруудад хамгийн шинэлэг цэцэгсийг үргэлж дэлгэрүүлж чаддаг.