??? 對(duì)于普通耐火磚,諸如粘土磚、高鋁磚等等,很多人都不陌生。但新型超高溫艦用陶瓷材料特種耐火材料,就不是那么常見(jiàn)了。這種艦用燃油鍋爐,是大型戰(zhàn)艦動(dòng)力裝置的“心臟”,爐膛的耐火磚一旦受損或坍塌,戰(zhàn)艦就會(huì)立刻喪失動(dòng)力無(wú)法航行,且在短時(shí)間內(nèi)難以修復(fù)。這種情況若出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上,艦船就成了“活靶子”。研制出一種新型超高溫艦用耐火磚,是艦船專家們多年的夙愿。
??? 艦用耐火磚要經(jīng)受住熊熊烈火的炙烤,這種耐火磚的耐火度到底要多高?對(duì)此,海軍工程大學(xué)楊自春介紹說(shuō):“‘真金不怕火煉’,是因?yàn)榻鹱拥娜埸c(diǎn)高,超過(guò)了1000℃。艦用耐火磚,要能承受金子熔點(diǎn)兩倍的高溫而不變形不發(fā)軟?!?
??? 耐火度達(dá)1500℃以上的材料就屬超高溫耐火材料,其耐火度每升高50℃都是一道難以逾越的技術(shù)難題。為研制出高性能的耐火磚,楊自春查閱文獻(xiàn)資料,遍訪國(guó)內(nèi)知名的耐火材料研究院所和廠家,經(jīng)過(guò)充分調(diào)研和科學(xué)論證,最后選定了新型陶瓷材料。這種陶瓷材料,和我們?nèi)粘I钪胁途?、工藝品的陶瓷可大不相同。它既具有陶瓷耐熱性好、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),也有陶瓷韌性差等不足,為了揚(yáng)長(zhǎng)避短,僅加入的其它材料就有20多種,可以說(shuō),是響當(dāng)當(dāng)?shù)母咝阅軓?fù)合材料。
??? 20多種原材料各占多大分量,既要用材料學(xué)知識(shí)作指導(dǎo),更要靠大量的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。楊自春和同事們制定了9種陶瓷材料系列的100多個(gè)方案。材料從送進(jìn)爐膛預(yù)熱到燒制成品要一個(gè)星期,這7天他們要吃住在試驗(yàn)室,進(jìn)行持續(xù)觀察記錄。成品出爐后還要應(yīng)用現(xiàn)代化的測(cè)試儀器對(duì)成品的各項(xiàng)物理化學(xué)性能指標(biāo)逐一進(jìn)行測(cè)試、分析、計(jì)算,爾后對(duì)材料配方進(jìn)行修改完善。如此循環(huán)往復(fù),前后歷時(shí)一年多,新型陶瓷材料的配方才得以確定下來(lái)。
??? 單一的耐火性能解決起來(lái),也許還算不上最難。但接著另一個(gè)難題擺在了楊自春面前,那就是提高材料的隔熱性能。作為鍋爐用的耐火磚,還要隔熱性能優(yōu)良。耐火磚厚不過(guò)10厘米左右,迎火面的溫度接近2000℃,背火面卻要低于300℃,否則鍋爐的鋼鐵外殼就可能發(fā)軟變形。
??? 陶瓷材料耐熱性能好,傳熱性能也好。讓它既耐火又隔熱,真是難上加難。楊自春向著這個(gè)科技堡壘發(fā)起了沖擊??諝馐菬岬牟涣紝?dǎo)體,采取在材料中做微孔的辦法實(shí)現(xiàn)隔熱。然而,這個(gè)孔做多大,怎么做,其中的學(xué)問(wèn)很大。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為,孔越大、氣孔密度越大隔熱效果越好。楊自春在工程試驗(yàn)對(duì)比中,發(fā)現(xiàn)一個(gè)有悖于傳統(tǒng)觀念的新現(xiàn)象:同樣的材料,一定范圍內(nèi)氣孔直徑小的比直徑大的隔熱效果好。
??? 這是一種偶然現(xiàn)象,還是自己觀察失誤?楊自春和同事們圍繞這一現(xiàn)象,開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究。事實(shí)一再證明楊自春的發(fā)現(xiàn)是正確的,他的學(xué)術(shù)論文發(fā)表后受到國(guó)內(nèi)外材料學(xué)專家的高度關(guān)注。通過(guò)進(jìn)一步研究,楊自春首次應(yīng)用梯度功能材料新理論,創(chuàng)造了新型陶瓷耐火材料納米級(jí)微孔新技術(shù)、新工藝。隨后,他又實(shí)現(xiàn)了新型材料的表面閉孔處理新技術(shù)。
??? 楊自春研制出的新型耐火隔熱陶瓷磚,獲得了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、兩項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專利,捧回了軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、第14屆全國(guó)科技發(fā)明博覽會(huì)銀獎(jiǎng),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)艦用鍋爐特種高檔隔熱耐火材料的空白。
??? 對(duì)自己獲得的獎(jiǎng)項(xiàng),楊教授一語(yǔ)帶過(guò),他講的最多的還是艦用鍋爐爐膛復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境:不僅有大火燒、油煙熏的氧化侵蝕,還有火炮射擊、導(dǎo)彈發(fā)射和大風(fēng)浪航行的強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng),以及頻繁點(diǎn)火熄滅,上千度溫差劇烈變化的考驗(yàn)等等??茖W(xué)研究沒(méi)有止境。為了研制出可靠性更高的耐火材料和隔熱性能更加優(yōu)良的隔熱耐火材料,楊自春和他的團(tuán)隊(duì)正揚(yáng)帆遠(yuǎn)航。
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