钟杳把发动机的整条气流路径吃透之后,把目光,落在了最烫的那一环上——涡轮叶片。
那天下午,被她屈老拉着,在资料室里对着图纸聊了整整两个小时。
“小钟,你这钻研劲儿,我算是服了。”屈老揉着发酸的脖子,
“真得专挑硬骨头啃,涡轮叶片这块,是全世界的硬骨头。
国外那些先进发动机,涡轮前温度能烧到一千五六百度,靠的就是叶片扛得住。”
钟杳问:“那叶片,用的什么材料?”
“镍基高温合金。”屈老说,“最顶级的,是单晶的。
一整片叶片,就是一个单晶体,没有晶界——晶界是弱点,温度一高,裂纹专往那儿钻。国外把这一手练了几十年,我们还在追赶。”
嘴上说着钟瑶,但是屈老的眼神里,却满是赞许。
他们需要,国家需要,小钟这样爱啃硬骨头的奋进之人。特别是,小钟已经有一项领航国际水平的碳纤维t1000背书,她有冲击这项研究的根基和智慧。
钟杳听着,笔尖在纸上轻轻画了个圈:“单晶……没有晶界。”
她想起前世看过的那些资料——F119的涡轮叶片,用的正是单晶镍基合金,里面还掺了铼,铼这东西,全世界都稀罕,耐热性能却是一等一的好。
“屈老,“她忽然问,“咱们国内,铼够用吗?”
屈老一愣,随即苦笑着摇头:“哪够啊。铼是稀缺战略金属,国外对咱们卡得死死的。买都难买到,更别说大规模用在叶片上了。”
钟杳若有所思地“嗯”了一声,没再追问。
她心里那个念头,却像一颗种子,开始悄悄发芽:
既然铼不够,那就别死磕铼。
能不能,从别的方向,把耐热这一块,硬生生顶上去?
从那天起,钟杳又开始了新一轮的“啃书”。
老实说,之前的碳纤维工艺,更多是她借助后世记忆的前置完善,并不是她的材料学就那么出神入化。
她需要,更多关于材料的知识。
她把能搜到的耐热材料数据,一项一项收集起来——镍基合金的熔点、高温强度、抗蠕变性能、抗氧化性;单晶生长工艺的温度梯度、抽拉速率;
热障涂层的材料种类与厚度;陶瓷基复合材料的热导率、断裂韧性。
一边收集数据,钟杳一边在脑子里搭框架——耐热材料,说到底,拼的是几样东西:熔点要高,高温下不能软;
抗氧化要好,几千度的气流冲过来,不能烧没了;抗蠕变要强,转几万转,不能自己变长变形;还要轻,太重了,发动机推不动。
这几样指标,往往互相打架。
熔点高的,脆;耐氧化的,强度不够。全世界的材料学家,一辈子都在这个矛盾里找平衡。
钟杳盯着墙上那面数据墙,忽然想:要是能从原子层面,把这几样东西,一次性设计进去呢?
有天晚上,屈老来看她的数据墙,站在墙前,看了好一会儿,感慨道:“钟工,你这一墙,把我这几十年的东西,都给抄全了。”
“抄还抄不全。”钟杳说,“越看越觉得,这里头的水,比我想象的深得多。”
屈老指着墙上一组数据:“就拿镍基合金说吧,光一个合金配比,就能调出几百上千种性能。老外手里那几套王牌合金,配方锁得比保险柜还严。我们只能自己试,一炉一炉地试。”
钟杳点点头,又问:“那试一炉,要多久?”
怪不得,总说生化环材,四大天坑,材料学更是其中王者。
新型材料的研发,有的时候,真的挺看脸的。
“短则一两个星期,长的,一两个月都打不住。”屈老说,“试完还得测、还得改,改完再试。所以我说,材料这行,就是拿命在熬。”
钟杳听完,没有接话,目光重新落回墙上那面数据墙。
她在心里默默盘算:一炉一炉试,是拿命在熬。
可她手里,明明有一条别人没有的近道——先把原子层面的东西算清楚,让每一炉,都往对的方向走。
那样,一炉,就能顶别人十炉。
钟杳决定换一种打法。
她不再从“现有材料里挑一个最好的”,而是从“我想要什么性能”出发,反向设计一种材料。
这就是她在前世听说过的那套思路——计算材料学。
先用量子力学的第一性原理,算出原子和原子之间怎么结合、怎么排列,然后从原子尺度,把材料的性能“算”出来,再一点点往上搭,搭出宏观的叶片。
她和屈老说了这个想法,屈老听完,眸子这栋,好半天才找回声音:“小钟,你这步子,迈的不小,但是,我觉得,可以试试。
常规我们做材料,都是先有样品,再测性能。你这是……先算出来,再造出来!尽量排除错误浪费?”
这是一个很优秀的想法,但是也有些超前,不是一般人能玩的,这必然要对材料、化学、物理以及衔接一切的根基数学,都要有足够的基础。
这一点儿,恰恰是钟杳的擅长区域。
比起去自己不擅长的领域,消耗时间拼运气,钟槿更乐意在自己擅长领域,打顺风局。
“嗯。”钟杳点头,“先算清楚,少走弯路。”
她打开电脑,把收集到的晶体结构数据,一个一个输入进去。
屏幕上,原子一个个浮现出来,在虚拟的晶格里,排成整齐的阵列。
她先算了几种经典的镍基单晶合金,把计算结果和文献上的实测数据一对比——吻合得相当好。
这说明她的模型,是可信的。
“模型对了。”她看着屏幕上跳动的数字,轻声说,“接下来,可以试新的了。”
她开始在虚拟晶格里,试着替换元素。
去掉一部分铼,换上别的;调整各元素的配比,看熔点怎么变、强度怎么变、抗氧化怎么变。
电脑嗡嗡地转着,一页页数据在屏幕上翻过去。
有时候,算出来的结果很糟糕——强度上去了,熔点下来了;熔点上去了,又太脆。
她一遍遍调,一遍遍试,像在迷宫里摸黑找出口。