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“别急,新材料研究都这样。沈教授当年搞LC4铝合金,前三十炉没一炉合格的。”

“我知道。”陆怀民点点头,目光却一直没离开那些数据。

周伟又鼓励了几句,便回去继续自己的计算了。

陆怀民摊开所有的实验记录,按时间顺序排好。

十二次试验,每一次的粉末配比、粒度、升温曲线、保温时间、压力参数......密密麻麻的数据,像一片望不到边的混沌之海。

他需要找到规律。

从抽屉里取出计算尺,又从帆布包里拿出厚厚一沓草稿纸。

没有高性能计算机,没有分析软件,一切只能靠最原始的工具和最基础的物理原理。

第一步,重新计算两种材料的热物理参数。

LC4铝合金,主要成分铝、铜、镁、锌,密度2.8g/cm2,熔点约640℃,热膨胀系数24×10-0/K。

C-7硅铝复合材料,铝基体中弥散分布着20%的硅颗粒,密度2.65g/cm2,硅的熔点高达1414℃,复合材料的热膨胀系数会明显降低,估计在18×10-0/K左右。

6个点的热膨胀系数差。

在温度变化时,两种材料会以不同的速率膨胀收缩,在界面处产生巨大应力。

但这应该不是全部问题。

如果是单纯的热应力,应该导致界面开裂,而不是像现在这样——两种材料根本“粘”不到一起去。

陆怀民拿起放大镜,仔细检视那些失败试件的断面。

在灯光下,断面呈现出一种奇特的形貌:

LC4一侧相对平整,C-7一侧则布满细小的凹坑;而在界面处,那些孔洞的分布并不均匀,有的地方密集,有的地方稀疏。

他忽然想起前世看过的一篇关于金属基复合材料界面研究的论文。

那篇论文指出,在粉末冶金过程中,粉末表面的氧化层是阻碍扩散结合的关键因素。

“氧化层......”陆怀民喃喃自语,笔尖在草稿纸上快速书写。

那么,那些孔洞又是怎么回事?

陆怀民翻到第三次试验的记录。

那次他们尝试了慢速升温:以50℃/小时的速率缓慢升温到650℃,保温4小时。

理论上,慢速升温有利于减少热应力,促进扩散。

但结果却是界面处孔洞最多的一次。

他盯着那个升温曲线,大脑飞速运转。

一个大胆的猜想在脑海中成形。

也许,他们一直走错了方向。

梯度材料的制备,关键不在于“慢慢来让它们融合”,而在于“创造机会让它们不得不融合”。

陆怀民放下笔,走到实验室角落的资料柜前。

沈教授收集了不少俄文期刊的影印本,虽然大多已经过时,但基础原理不会变。

他翻找了近半个小时,终于在一本1965年的《苏联粉末冶金》期刊中找到了一篇相关文章。

文章是俄文的,他靠着这几个月学的半吊子俄语和词典,连蒙带猜地阅读。

文章提到,在铝基复合材料的烧结过程中,添加微量的镁(Mg)可以有效破坏Al2O3氧化层。

但镁的添加量必须精确控制,过多会导致材料性能劣化,过少则效果不足。

更重要的是,如果要实现梯度变化,镁的含量也应该呈梯度分布。

陆怀民的眼睛亮了起来。

他回到工作台,重新摊开草稿纸,开始演算。

假设在C-7层添加0.5wt%的镁,在LC4层不添加镁,那么在两层之间,镁的含量应该从0.5%连续变化到0。

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