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气氛却与律所的激昂截然不同,凝重得如同化不开的铅云。沈清秋站在一台改造过的超高温气氛烧结炉前,眉头紧锁。炉门刚刚开启,里面取出的几片用于“晶界净化”新项目的下一代镍基单晶高温合金试验片,表面却布满了细密的、如同蛛网般的微裂纹。
“第三炉了…”负责该项目的青年研究员声音沮丧,“纯度已经提升到5N(99.999%),定向凝固参数也优化到极致,可一旦尝试引入‘晶界净化’的活性元素并突破1700℃烧结,晶界区域就会析出脆性相,导致开裂!沈老师,我们是不是走错方向了?”
沈清秋拿起一片开裂的试片,在强光下仔细观察断口。那脆性相的析出形态,让她联想到前世曾困扰业界多年的“晶界偏聚脆化”难题。“不是方向错了,是‘火候’和‘杂质’的控制还不够。”她声音冷静,“活性元素的添加量、引入时机、以及基体金属中残留的极其微量的硫、氧等杂质,在超高温度下会相互作用,形成致命的‘脆性种子’。我们的原材料纯度、炉内气氛控制精度、以及温度场的均匀性…离真正‘纯净’的极限,还差得远。”
她看向旁边沉默不语的陈默:“实验室级别的5N纯度,在1700℃以上的极端非平衡状态下,杂质的影响会被放大百倍。工业界能稳定提供的超高纯镍基母合金,杂质控制水平顶多到4N5(99.995%)。而且,我们这台改造炉的气氛控制精度,只能达到10ppm级氧含量,理想状态需要<1ppm。”
陈默看着那失败的试片,深知沈清秋所言非虚。这不是靠一个灵感就能解决的,而是需要整个超高纯材料冶炼和超精密热加工工业基础的同步跃升。“晶界净化”是通向下一代航发和航天器的钥匙,但这把钥匙,需要“纯阳之火”来锻造,而国内目前能提供的“炉火”,还不够纯,也不够稳。
“分两步走。”陈默决断道,“第一,立刻联合国内最强的有色金属研究院和真空冶炼厂,成立‘超高纯高温合金母材’联合攻关组。目标:在现有工业基础上,将关键杂质元素(S, O, P等)总量稳定控制到0.001%以下(接近5N5),建立可重复的工业化制备规范。这需要全新的熔炼工艺、更先进的在线纯化技术和检测手段。”
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