林小鏡把任務書放在桌上,開啟電腦,開始查文獻。她沒說話。不需要說。她從國防科大帶來的習慣——先做,做完再說。鄭技術員站在旁邊,等著她分配任務。她看了他一眼,說:“幫我把那臺噴塗裝置的引數手冊拿來。”鄭技術員去拿手冊了。她開啟一個空白文件,寫下今天的日期,然後開始列清單。需要買的材料——氧化釔粉末、氧化鋯粉末、鎢基片。需要調的裝置——等離子體噴塗系統、等離子體測試系統。需要做的實驗——不同引數下的塗層製備、不同溫度下的燒蝕測試、不同厚度下的結合強度測試。她列了三十項,每一項後面都留了空格,等做完打勾。
材料所的人來送基片的時候,多看了她兩眼。基片是鎢的,直徑兩釐米,厚度兩毫米,表面拋光,亮得像鏡子。林小鏡接過基片,檢查了一遍,沒有劃痕,沒有汙漬。她在本子上記下批次號,簽了接收單。送材料的人走了,她開始清洗基片。丙酮、乙醇、去離子水,每個洗三遍,超聲震盪,氮氣吹乾。她把洗好的基片放在培養皿裡,蓋上蓋子,貼上標籤。
鄭技術員把引數手冊拿來了。林小鏡翻開,找到噴塗引數那一章。送粉速率、電弧電流、噴塗距離、基體溫度,每一個引數都影響塗層的質量。她需要找到一個最優的組合。不是一次能找到的,需要試。她準備好第一組引數——送粉速率10克每分鐘,電弧電流500安培,噴塗距離100毫米,基體溫度200度。她把基片固定在樣品臺上,啟動裝置。電弧點燃了,聲音很大,像飛機起飛。粉末被送進等離子體火焰中,熔化,加速,撞擊基片,凝固。一層一層地堆積,幾秒鐘就完成了。塗層厚度約100微米,表面光滑,沒有裂紋。她關掉裝置,等樣品冷卻。
測厚度,100微米。測硬度,1200維氏。測結合強度,30兆帕。資料不錯,但她不滿意。她想要更好的。她調整引數,再做一組。送粉速率降到8克每分鐘,電弧電流升到550安培,噴塗距離降到80毫米,基體溫度升到250度。塗層厚度降到80微米,硬度升到1400維氏,結合強度升到35兆帕。好了一點,但還不夠。她再調整引數,再做一組。送粉速率降到6克每分鐘,電弧電流升到600安培,噴塗距離降到60毫米,基體溫度升到300度。塗層厚度降到60微米,硬度升到1600維氏,結合強度升到40兆帕。她看著資料,停了。這一組好。她把這組引數記在本子上,圈起來。
第一週,她做了二十組樣品。每一組都標了編號,記錄了引數,測了資料。好的留下,不好的扔掉。她留下了五組,引數不同,效能不同。她選了最好的一組,作為後續實驗的基礎。
第二週,她開始做燒蝕測試。把樣品放進等離子體測試裝置,設定溫度、氣壓、時間。第一組,溫度1500度,一小時。取出樣品,測燒蝕深度。0.5微米。第二組,溫度1800度,一小時。燒蝕深度0.8微米。第三組,溫度2000度,一小時。燒蝕深度1.2微米。第四組,溫度2200度,一小時。燒蝕深度2.0微米。第五組,溫度2500度,一小時。燒蝕深度3.5微米。她把資料點畫在圖上,連成一條曲線。指數增長。溫度越高,燒蝕越快。但3.5微米,比沒有塗層的電極好太多了。沒有塗層的電極,在2500度下一小時,燒蝕深度超過100微米。她做到了,但還不夠。
第三週,她開始做梯度塗層。不是一層,是很多層。每一層的成分逐漸變化。她用了十層,從底層的純鎢,到過渡層的鎢/氧化鋯複合,到中間層的純氧化鋯,到過渡層的氧化鋯/氧化釔複合,到面層的純氧化釔。每一層的厚度都控制在10微米左右,總厚度100微米。製備難度很大,引數需要精確控制。她失敗了三次。第一次,塗層剝落。第二次,塗層太厚。第三次,塗層不均勻。第四次,成功了。塗層表面光滑,沒有裂紋,結合強度高。她把樣品放進測試裝置,2500度,一小時。燒蝕深度0.08微米。比單層塗層好了一個數量級。
她把資料拿給周明遠看。周明遠看了,沉默了很久。“0.08微米?你確定?”
“確定。測了三遍,平均值0.08,標準差0.01。”
周明遠看著她。“你知道這意味著什麼嗎?”
“知道。電極壽命延長一百倍。”
“不止一百倍。是兩百五十倍。沒有塗層的電極,燒蝕深度100微米。你是0.08。提高了1250倍。”周明遠停頓了一下,“這個專案,可以寫一篇頂刊論文。”
林小鏡點了點頭。她回到辦公室,開始寫論文。她用了兩週,寫了一篇三十頁的論文,標題是“梯度塗層對DT推進器電極的保護效能研究”。她把初稿發給周明遠,周明遠改了一週,改完說“投”。她投了《自然·材料》。
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