“你们现下用的这套渗硅工艺,其实并不适配当前的材料体系。用这个法子做出来的硅化石墨,碳化硅层里孔隙太多,SiC颗粒堆积得疏松,材料强度自然上不去。”
“再者,你们这工艺还有个问题,液态硅里的碳化硅浓度达到饱和后,晶粒会快速长大,最后在石墨基体表面形成一层厚碳化硅层——这层厚层,就是热裂问题的症结所在。”
高振东说得这般笃定,绝非凭空揣测,前世论文里,恰好见过这种工艺成品的SEM扫描电镜图和XRD衍射分析结果,这两项技术能清晰观测材料微观结构,只是眼下的碳研院,还不具备这样的检测条件。
段工先是喜出望外,转瞬又犯了愁,光找到问题没用,没解决办法也是白搭,连忙追问:“高主任,那您觉得改用哪种工艺合适?”
“我建议换成液相渗硅法。”高振东直言,“这法子和你们现下的工艺一样,操作简便、设备成本低,还适合大批量生产。更关键的是,相较其他工艺,它能最大程度保留石墨基体的原有特性,不影响石墨的自润滑性和导热性。”
“而它与你们现行工艺最核心的区别,在于液相渗硅生成的碳化硅,主要填充在石墨基体的孔隙里,而非在表面形成厚碳化硅层——你们那恼人的热裂问题,根源就是这层厚碳化硅层。”
这话高振东也是有据可依,后世国产SRM材料的公开论文里,就提过仿制C17δ时,最难攻克的就是渗硅层过厚引发的热裂,只是没明确记载解决的具体工艺手段。在他看来,殊途同归,这套液相渗硅的方案,定然能破解这个难题。
段工听罢大喜过望,行家一出手就知有没有,高主任寥寥数语,句句戳中要害,忙追着问具体操作:“高主任,那这液相渗硅法,具体该怎么操作?”
高振东半点不藏私,直言道:“碳化硅与硅按3:2配比做硅源,真空环境下,1600摄氏度恒温反应半小时即可,流程很简单。”
这话一出,段工心里直呼好家伙,这法子简单得超乎想象,简单到让人不敢相信,可转念一想,越是简单的工艺,越容易落地量产,成本还低,若是真能奏效,那可真是天大的惊喜。
不等段工感慨,高振东接着说道:“顺带还能解决你们第二个问题——氧化铝的使用问题。”
“氧化铝?”段工一愣。
“没错。”高振东点头,“氧化铝理论上能细化SiC晶粒、提升碳化硅层致密性,但实际应用中,氧化铝添加过量会产生大量气体,这些气体逸出时,会直接破坏碳化硅层的致密结构,反倒严重影响硅化石墨的整体性能,这也是你们成品强度不达标的重要原因。”
听到这里,碳研院一众技术员看向高振东的眼神,已然满是崇拜,笔尖在记录本上飞速滑动,生怕漏过一个字。
高振东话锋一转,笑着道:“接下来,我再说说第三个问题。”
碳研院众人闻言,不由得面露愧色——合着自家的技术攻关,竟藏着这么多纰漏,这都第三个问题了,实在汗颜。
段工满脸歉意:“高主任,您请讲。”
高振东指着资料上的碳颗粒参数,直言建议:“我建议你们把碳颗粒粒径调大些,提到1.x毫米,同时放弃高密度致密碳料,改用孔隙稍多的疏松碳基体。”
这话一出,碳研院技术员们心里满是疑惑,却没人敢贸然发问,还是段工鼓起勇气开口:“高主任,这岂不是会降低基体致密度,反倒影响材料强度?”
高振东摇了摇头,耐心解释:“并非如此。液相渗硅法是在石墨基体内部生成硅化石墨,这些疏松的孔隙,恰好能成为碳化硅的附着位点,让硅化石墨在基体内均匀分布。反倒你们之前用的细粒径碳料,会削弱材料整体强度,加剧使用中的磨损,让烧蚀率大幅上升。”
一番话落,碳研院众人激动不已,高主任的每条建议,都有理有据、直击要害,解决办法不仅明确,还降低了工艺难度、节省了生产成本。
虽说还未实操验证,不敢断言百分百奏效,但至少让他们走出了此前的技术迷雾,有了清晰的攻关方向,远比在黑暗中盲目摸索强上百倍。
众人飞速记录完所有要点,段工面露赧色,迟疑着开口:“高主任,冒昧再问一句,上次听老曾说,您还提及过石墨渗铜的技术思路?”
高振东会心一笑,自然明白段工的顾虑——怕是觉得一趟下来,把他的核心技术都讨走了,心里过意不去。
实则高振东根本不在意,他脑海里装着的、还有系统抽奖得来的技术太多,单凭他一人之力,这辈子都未必能尽数落地,倒不如拿出来,让碳研院这些专业人士去研发攻关,早一日转化为实用成果。
他坦然点头:“没错,我确实提过石墨渗铜。这技术不仅能单独应用,还能与渗硅工艺结合——渗硅提升材料强度,渗铜增强耐热抗烧蚀性。就你们眼下攻关的这款喉衬材料,就能采用先渗硅、后渗铜的工艺,进一步大幅降低烧蚀率。”
高振东心里清楚,后世有研究证实,这款仿制C17δ的初代SRM材料,经渗硅加渗铜工艺改良后,烧蚀率能降低三成左右,效果极为显著。虽说离国产第二代、第三代石墨喉衬的性能还有差距,但对于当下的技术水平而言,已是天大的突破。
段工听罢,惊喜得无以复加,连忙往前凑了凑,小心翼翼地问道:“那高主任,能不能……”