Пока сотрудники Роллс-Ройс ломали голову над тем, как по образцам пробного производства восстановить технологию, использованную Китаем.
В Хофа Цзюань уже были получены результаты анализа морфологии трещин и причин их образования в кубических образцах из титано-алюминиевого сплава...
"Чан Цзун, это рентгенограммы и диаграммы фаз EBSD для образцов с различной степенью завершённости от 20% до 90%".
Хан Чжибинь, торопливо войдя в кабинет Чан Хаонаня, сунул ему в руки несколько страниц отчёта об испытаниях, от которых ещё исходило тепло.
Не дожидаясь, пока Чан Хаонань начнёт листать, он сразу же перешёл к одной из страниц:
"Смотрите, на поверхности излома, то есть в точках 1 и 2, процентное соотношение атомов титана и алюминия близко к 2:1, а содержание хрома и ниобия невелико, что указывает на наличие фаз γ, B2 и α2, причём их соотношение относительно сбалансировано".
"А в части матрицы, удалённой от трещины, то есть в точках 3 и 4, соотношение атомов титана и алюминия снижается до 1:1, кроме того, содержание хрома и ниобия соответственно увеличивается, что указывает на заметное увеличение доли фаз α2 и B2, в то время как доля фазы γ соответственно уменьшается..."
"......"
Если бы это произошло в обычной ситуации, то после такого "внезапного нападения" и немедленного вливания кучи результатов анализа, потребовалось бы некоторое время, чтобы вникнуть.
К счастью, Чан Хаонань как раз думал об этом, к тому же он отлично умел читать графики, поэтому смог уследить за мыслью собеседника.
После того, как Хан Чжибинь закончил свою длинную речь, он сразу же подвёл итог:
"Таким образом, можно доказать, что в процессе образования трещины в месте раскрытия одновременно произошла эвтектическая реакция α→γ+β!"
"Верно!"
Хан Чжибинь быстро кивнул:
"Это полностью соответствует вашим предыдущим предположениям: если снизить долю хрупкой фазы α2 в сплаве, то можно одновременно повысить предел прочности материала на растяжение и уменьшить возникновение напряжений".
"Наш текущий план состоит в том, чтобы предварительно нагревать подложку в процессе формования, с одной стороны, чтобы подавить перитектическую реакцию и уменьшить образование фазы α2, а с другой стороны, чтобы в определённой степени контролировать скорость охлаждения".
По сравнению с его волнением, реакция Чан Хаонаня была довольно спокойной.
На самом деле, несколько дней назад он уже улучшил ситуацию с образованием трещин во время сверления, повысив температуру иммерсионной жидкости.
Поэтому этот результат, самое большее, добавлял ещё один уровень теоретической гарантии, и не был для него неожиданностью.
"Предварительный нагрев подложки - это только одна сторона, помимо трещин, вызванных слишком быстрым охлаждением, у 4722 есть ещё одна проблема в процессе обработки".
Сказав это, Чан Хаонань встал, взял с соседнего столика термос, налил две чашки воды и протянул одну из них Хан Чжибиню:
"Вы только что провели наблюдения EBSD и микроморфологии, и должны были заметить, что в процессе формования титано-алюминиевого сплава, из-за того, что локальная температура расплава превышает точку испарения алюминия, часть газа, содержащего алюминий, испаряется и улетучивается, а тот газ, который не успевает испариться, при затвердевании образует мелкие поры".
"Возле этих пор концентрируются большие остаточные напряжения, хотя они и не так широко распространены, как напряжения, вызванные охлаждением, но также вызывают образование трещин вокруг себя, и, поскольку при распространении таких горячих трещин не образуются вторичные трещины, развитие основной трещины становится ещё более заметным".
"Я прав?"
"А... а?"
Хан Чжибинь только что поднял руку, но, услышав анализ Чан Хаонаня, замер на месте, словно поражённый громом.
Потому что это было именно то, что он собирался сообщить Чан Хаонаню.
И это было самое важное открытие в только что представленном отчёте.
И в итоге...
Он даже не взглянул на отчёт, но уже знал?
Примерно через полминуты Хан Чжибинь пришёл в себя и поспешно взял чашку:
"Это... это тоже вы предположили?"
Нужно понимать, что эта проблема характерна только для процесса горячего формования.
При холодной обработке температура даже не достигает точки плавления титанового сплава, и это явление невозможно наблюдать.
"Как такое возможно..."
Чан Хаонань, улыбаясь, махнул рукой.
"О..."
Услышав, что объяснение Чан Хаонаня совпадает с его собственными мыслями, Хан Чжибинь вздохнул с облегчением и стал ждать дальнейших разъяснений.
Но не успел он перевести дух, как Чан Хаонань продолжил:
"Это я вычислил".
"......"
Хан Чжибинь, держа чашку, на мгновение растерялся, не зная, как реагировать.
Он хотел опустить голову и тактически отпить воды, чтобы выиграть время, но забыл, что вода только что налита из термоса...
К счастью, Чан Хаонань в этот момент стоял у окна спиной к нему и не заметил, как тот чуть не обжёг язык, а просто продолжал излагать свои выводы:
"Результаты исследований молекулярной динамики показывают, что при высоких температурах скорость распространения оксида алюминия намного ниже, чем у оксида титана, имеющего схожую термодинамическую стабильность, в результате чего титановые сплавы, содержащие алюминий, не могут, подобно алюминиевым сплавам, содержащим титан, использовать плёнку оксида алюминия для самозащиты, а хром и ниобий в сплаве 4722 добавлены именно в качестве антиокислительных элементов".
"Но эти два элемента находятся в твёрдом растворе в основном сплаве, что влияет на характер образования оксида алюминия, и это определяет, что в процессе нагрева-окисления-плавления алюминий будет легче улетучиваться в виде газа..."
"......"
Уже на середине объяснения Хан Чжибинь отложил чашку, достал бумагу и ручку и начал записывать —
Во время первой встречи с Чан Хаонанем он упоминал, что изучал некоторые аспекты вычислительного материаловедения, и это не было комплиментом.
Хотя в то время он не до конца разобрался в этой области, одна вещь была совершенно ясна.
Традиционное материаловедение исходит из анализа явлений, затем выявляет причины, обобщает закономерности и, наконец, формирует теорию.
А процесс исследования в вычислительном материаловедении противоположен этому.
Сначала теория, затем выводятся закономерности, и, наконец, получается явление.
Другими словами, хотя область применения этой дисциплины в настоящее время довольно узка, но если применение успешно, это означает, что одновременно с обнаружением проблемы находится и способ её решения.
Как и сейчас.
"Мы продолжим корректировать параметры формования методом селективного лазерного плавления, чтобы максимально уменьшить локальные скачки температуры, приводящие к испарению алюминия".
Хан Чжибинь ответил, одновременно записывая последние несколько слов в блокнот.
Затем, со щелчком, убрал ручку.
"Корректировка параметров - это лишь временная мера".
Чан Хаонань вернулся на своё место и сказал:
"В долгосрочной перспективе, как я уже говорил, хром и ниобий добавляются для повышения стойкости титанового сплава к окислению, но даже если идеально контролировать температуру в процессе формования, это приведёт к концентрации алюминия на верхней поверхности готового изделия, в то время как в других частях его содержание снизится, что, в свою очередь, негативно повлияет на стойкость к окислению".
"Меня не волнует, какое покрытие собираются использовать британцы для решения этой проблемы, но, во-первых, у нас полностью отсутствует информация по этой части, а во-вторых, даже при наличии покрытия, повышение собственной стойкости к окислению основного материала - это определённо не плохо".
Хан Чжибинь немного подумал:
"То есть, вы хотите улучшить этот материал, основываясь на разработках британцев?"
Если бы перед ним сидел кто-то другой, кроме Чан Хаонаня... или академика Цао Сяочунь, он бы, наверное, уже швырнул ручку на стол —
В материаловедении недостаточно просто изменить состав элементов или их соотношение.
Сейчас у них даже нет точных данных о технологических параметрах 4722, и им даже нужно провести множество экспериментов, чтобы восполнить недостающую информацию.
В такой ситуации думать об улучшении материала - это почти как хотеть пробежать марафон, ещё не научившись ползать.
Полная утопия.
Это не только не позволит достичь цели улучшения характеристик, но и может привести к тому, что из-за недостаточного понимания исходного материала не удастся достичь даже тех характеристик, которые были до внесения изменений.
И, скорее всего, в результате получится просто брак.
Однако, учитывая реальное положение дел Чан Хаонаня, Хан Чжибинь снова щёлкнул кнопкой, выдвигая стержень ручки.
"Именно".
Чан Хаонань, с воодушевлением постучав по столу, сказал:
"Я попробовал несколько редкоземельных элементов, и случайно обнаружил, что замена некоторого количества хрома и ниобия небольшим количеством иттербия и церия позволяет измельчить зерно, очистить основу и повысить адгезию оксидной плёнки".
"Кроме того, из-за различий в твердом растворе, эти два элемента, особенно иттербий, могут способствовать селективному окислению Al, тем самым снижая сложность контроля локальной температуры в промышленном производстве".
С этими словами он достал из папки результаты расчётов, которые были доставлены всего несколько часов назад, и передал их Хан Чжибиню:
"Конечно, я лишь предлагаю идею, а конкретные эксперименты - это ваша работа, так что это направление для дальнейших исследований".
"Что касается текущего момента... чтобы воспроизвести британский 4722, вам действительно нужно разобраться с технологическими параметрами селективного лазерного плавления, мне они срочно нужны..."
Обновлено: 07.04.2026