第579章 液態金屬冷卻法

學霸的軍工科研系統 第579章 液態金屬冷卻法

短暫的小插曲過后，眾人的話題又回到了面前這幾臺正在生產的設備上面。

馬立平帶著常浩南走上臺階，來到一排操作機柜前面：

“其實之前渦扇10的渦輪葉片性能參數確定下來之后，我們也嘗試過用新設備生產一批產品，其它部分倒是還好，雖然略有些瑕疵，但通過后續精加工好歹都能挽回。”

“只有最后的凝固過程，非常難以控制，生產出來的單晶在晶體層面缺陷很大，甚至很大一部分直接就不是單晶，這個無論如何都沒辦法在后面補救回來，所以只好暫時停工，等工藝問題解決之后再重新投產了。”

說話的功夫，他從旁邊拿出來了一個被包裝起來的渦輪葉片，遞給常浩南：

“這是我們之前那批廢品里面最典型的一個。”

“雜晶、雀斑、成分偏析、含氧量和含氮量過高、一次枝晶間距大、晶體取向偏離受力方向，總之教科書上面寫了的單晶缺陷，這塊產品上面都集齊了。”

“哪怕想要故意生產這么個廢品出來，都很難做到，要不是這東西涉及到太行項目需要保密，我都想帶出去給我那幫學生們看看……”

常浩南接過葉片，翻來覆去看了看。

當然，用肉眼是不可能看出什么東西的，晶體形態的差異哪怕用一般光學顯微鏡都未必能看全，需要專門的設備才能檢測出來。

“現在渦扇10還處在研發階段，所有涉及到項目的東西自然全是絕密，不過定型之后，這些廢品就沒那么敏感了，雖然直接帶走還是不行，但可以把晶型照片拿出去。”

他說著把那個“完美”的廢品還給馬立平：

“所以，你覺得這是凝固過程參數調整的問題？”

“自然是的。”

后者點點頭：

“這套設備用的凝固技術是目前比較流行的高速凝固法，通過爐內保溫加熱區和鑄件底部水冷托盤及輻射散熱實現溫度梯度的控制。”

“但是鑄件從保溫區域拉出來的過程中，散熱逐漸變為以輻射為主，散熱效率驟降，導致凝固前沿的溫度梯度不斷降低，生產出來的鑄件很容易出現缺陷，而且單晶尺寸越大，缺陷就越明顯。”

“國外在用高速凝固法生產葉片的時候，也是要精調拉出速度，因為熱輻射過程的散熱效率沒辦法控制，所以只能盡可能減小水冷部分的溫度梯度，讓整個逐漸的溫度分布更平均一些。”

馬立平的表述稍微有點復雜，以至于常浩南聽過之后都站在原地稍微想了一會：

“如果這樣的話，就算我們最后找到了能夠穩定形成單晶的工藝方式，生產效率應該也會非常低？”

“呃……”

馬立平擦了擦額頭上的虛汗：

“常總，這個辦法之所以叫高速凝固法，就是說相比于傳統的功率降低法已經非常快了。”

“只不過渦扇10這個葉片的尺寸確實有點太大，外形又比較復雜，所以只能慢工出細活，這也是第三代航空發動機生產效率總體偏低的主要原因……”

顯然，他是以為常浩南對他們的生產效率不滿意。

然而后者卻擺了擺手：

“不，我的意思是說，既然冷端靠熱輻射進行冷卻的效率比水冷盤低得多，那為什么不干脆一點，把整個工件都用液體進行冷卻？”

“啊？”

馬立平整個人直接愣住，好一會之后才艱難開口：

“全都用液體，那不成淬火了？”

“而且水冷對于正在生長的晶體來說，冷卻效果過于好了，突然接觸到低溫的晶體會直接不受控制地瘋漲，根本無法保證晶型，而且……”

他的話還沒說完，就被差點繃不住的常浩南打斷了：

“當然不可能是用水，水的凝固點和沸點之間只差100℃，對于冷端溫度控制來說區間太窄了，根本沒辦法操作。”

“我的意思是，用導熱系數大、沸點高、凝固點低、熱容量大的液體，把抽拉出來的葉片根部直接浸泡在里面，用熱傳導進行強化冷卻，這樣整個工件的溫度梯度可以又大又穩定，結晶的速度和晶體質量也能同時得到保障。”

“沸點高、凝固點低，還要熱容量大……”

馬立平雙眼望天低思索了一下。

他本來想說哪可能有這么神奇的東西。

但很快就意識到自己想錯了。

有一個大類的材料都符合這個要求，只不過它們通常并不被認為是“液體”罷了。

“那就只有……液態金屬？”

常浩南點頭：

“我初步想一想的話，最好是用鋁或者錫，就像你說的，凝固點也不能太低，否則驟然遇到強冷對于晶體生長也有不利影響。”

這一次，馬立平沒有馬上給出回應，而是在機柜前來回踱著步子，顯然是在思索這個技術路線的可行性。

“常總，如果是用液態金屬，那需要控制的可操作變量就更多了，尤其是冷卻速度提高的情況下。”

幾分鐘后，他重新停住腳步，看向常浩南：

“至少還要考慮液態金屬本身在接觸到晶體之后的溫度變化，而且就算導熱系數相對大，但因為流動性不足，所以液體內部還會形成一個新的溫度場，必須同時對這個溫度場進行控制，還要考慮到，我們的加熱手段本身也是不均勻的……”

別說著手去算，哪怕只是想想，就讓馬立平感覺到頭大。

“如果用均勻加熱的方法呢，比如微波加熱？”

旁邊一直插不上話的鐘世宏突然提議道：

“這樣至少可以減少一個變量……”

話還沒說完，就看到對面兩個人正用復雜的眼神看著自己。

“你……要用微波……加熱金屬？”

馬立平的聲音有些難以置信。

就像他剛剛面對常浩南時候那樣。

只不過，之前他是懷疑自己的水平是否不夠，現在則是懷疑鐘世宏的智力……

微波對于金屬有趨膚效應，只能透過很淺的金屬表層，并不能像燒水那樣從內部進行整體加熱。

“沒事了……”

意識到自己出了個餿主意的鐘世宏當即閉嘴。

“總之，如果引入液態金屬的話，那控制邏輯會異常復雜，包括我們下一步的工藝優化，每多引入一個參數，優化難度都會呈指數型增加……”

“我們……真能在幾個月時間里得到結果？”

當模型的復雜程度足夠大的時候，哪怕用計算機也很難計算出結果來。

尤其眼下這功夫，華夏的超算在硬指標上仍然比國際領先水平差不少。

“這個么……”

常浩南推了推頭上的安全帽：

“別人我不好說，但既然是我來負責的話，問題應該不大……”

(本章完)