。他的眼睛熬得通红,咖啡杯堆了五个。
他在找一个东西。
一个配方。一个能同时满足以下条件的钛合金配方:
1.屈服强度≥1100MPa(焊接后)
2.焊接性能良好(不需要特殊保护气氛以外的条件)
3.成本可控(每公斤不超过3000元)
4.国内可小批量采购或定制
前三个条件已经够苛刻了。第四个条件几乎不可能。
他翻了上百篇论文。钛合金的合金化设计是一个巨大的参数空间——主元素、微量元素、杂质元素,每一种的配比都会影响最终性能。铝含量从2%变到8%,性能天差地别。钒含量从1%变到5%,焊接性完全不同。
他试着自己设计一个配方。
Ti-5Al-3V-2Mo-1Zr。
算了一下——理论屈服强度大约1000-1050MPa。不够。
Ti-6Al-4V-1Mo-1Zr。
大约1050-1100MPa。但钼和锆同时加入会让焊接热影响区的组织更加复杂,脆性相析出的风险更高。
Ti-7Al-3V-2Fe。
铁代替部分钒,降低成本,但铝含量太高,焊接冷裂纹敏感性增加。
没有一个配方能同时满足所有条件。
他趴在桌上,闭上眼。
实验室的灯亮着。已经亮了七十二小时。
他没合过眼。
第八天凌晨三点,他忽然想到了什么。
翻起身,抓起笔。
不是合金配方的问题。是思路的问题。
他一直在试图用单一材料解决所有问题——高强度、可焊接、低成本。但为什么一定要单一材料?
复合壳体。
内层用高强度钛合金——Ti-10V-2Fe-3Al,承担主要应力。外层用普通钛合金——Ti-3Al-2.5V,提供额外的保护,同时承担部分载荷。两层之间用特殊的结构连接,让应力在两层的界面上重新分布。
这样,内层可以用更薄的壁厚——30毫米而不是50毫米——因为外层分担了一部分载荷。材料总量减少了,成本降下来了,而且内层的高强度合金不需要焊接到外层,避免了焊接热影响区的问题。
他把这个想法画在纸上,然后给陈默发了条消息:
“我想到了一个方案。复
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