2019年2月25日,山東鈦業的熔鍊車間裡,第三爐靈鈦合金鑄錠剛從模中吊出,老鄭就拿著檢測錘敲了敲鑄錠表面——原本該清脆的“噹噹”聲,卻夾雜著沉悶的“咚咚”迴響。他臉一沉,讓人用切割機從鑄錠中部切下一塊樣品,斷面在燈下出星星點點的灰白斑點,像撒在暗灰金屬上的碎鹽。
“又是枝晶偏析。”老鄭把樣品遞給趕來的李哲,聲音裡滿是挫敗。顯微鏡下,靈鈦合金的晶粒結構像雜生長的樹枝,類靈元素集中在“樹枝”的末端,形明顯的分富集區,而“樹枝”之間的間隙裡,類靈元素含量幾乎為零。“這樣的鑄錠本沒法加工,鍛造時一力就會開裂。之前兩爐都是這個問題,生產線都快停了。”
李哲立刻用行式譜儀檢測樣品分,資料顯示類靈元素的分佈偏差達到35%,遠超10%的合格標準。他掏出手機給馬宏打去電話,語氣急促:“馬隊,枝晶偏析問題比想象的嚴重,第三爐鑄錠還是廢了。山東鈦業這邊已經開始搖,孫總剛才找我談,說要是再解決不了,可能要暫停合作。”
電話那頭的馬宏剛結束與中科院金屬所的視訊會議,手裡還攥著一份《鈦合金枝晶控制方案》:“別急,我和張傑現在就過去,張教授說古籍裡有‘控溫養晶’的記載,或許能用上。”
兩小時後,馬宏和張傑趕到山東鈦業。孫浩在會議室裡等著他們,桌上攤著前三爐的檢測報告,眉頭擰一個疙瘩:“馬隊,不是我們不想堅持,而是枝晶偏析導致的廢品率太高,5噸原料煉出的鑄錠,最後能加工的不到1噸,本翻了五倍。再這樣下去,我們不僅賺不到錢,還要賠進去生產線改造的費用。”
“孫總,再給我們三天時間。”張傑將一份新的熔鍊方案推到孫浩面前,“這次我們不用傳統的‘快速冷卻’工藝,改用‘階梯式控溫’,結合地脈符裡的‘均靈陣’原理,控制類靈元素在鈦合金熔中的擴散速度,從源上解決枝晶偏析問題。”
孫浩拿起方案翻了幾頁,眼神里滿是懷疑:“階梯式控溫?金屬所的專家都說,鈦合金的枝晶生長是熱力學必然,控溫只能緩解,不能除。你們的方案憑什麼能做到?”
“憑靈鈦合金不是普通鈦合金。”張傑開啟筆記型電腦,調出類靈元素的原子擴散模擬圖,“它裡面的類靈元素有‘靈能活’,在特定溫度區間會產生‘反向擴散’——普通金屬的元素擴散是從高濃度到低濃度,而類靈元素在500-600℃時,會主向低濃度區域移。階梯式控溫就是要抓住這個溫度視窗,讓元素均勻分佈。”
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