學霸的軍工科研系統 第588章

　　擱在二十多年後，這種設備將會進化成跟數控機牀差不多，只要設定好參數就能全自動工作。

　　但眼下這會，計算機還是隻能起到輔助作用，仍然需要一些手活來保證操作的精度。

　　所以常浩南只是站在慄亞波背後看着，並沒有貿然出聲。

　　否則後者一個手抖，可能一塊幾千塊錢的板子就報廢了。

　　火炬實驗室確實財大氣粗，但該節約的地方還是要節約一些。

　　直到大概半個小時過後，額頭上已經滲出些許汗水的慄亞波總算結束了激光雕刻操作，把CFRP板從操作檯上取了下來。

　　用肉眼……基本看不出跟剛纔有什麼區別。

　　所以在旁邊不遠處，就放着一臺顯微鏡。

　　等搬到新實驗室之後，常浩南肯定是要單獨搞一個電鏡中心的，只不過那種大型設備的搬遷極其麻煩，所以在本部這塊，只能先用普通設備頂一頂。

　　好在碳基復材在表面觀察這塊要求不算苛刻，質量比較好的光學顯微鏡即可滿足。

　　慄亞波正準備拿着手裏的樣品去檢測，直到這個時候才發現身後的常浩南。

　　“老師？”

　　毫不意外地，他被嚇了一跳：

　　“您什麼時候來的？”

　　“嗯……有一會了。”

　　常浩南迴答道：

　　“大概是你剛開始燒板子的時候就到了。”

　　“呼……”

　　慄亞波稍微平復了一下心情，然後一邊走向顯微鏡一邊解釋道：

　　“我正在測試激光燒蝕對多餘樹脂基材料的去除情況。”

　　“因爲在CFRP材料裏面，碳纖維增強相和樹脂材料基體相的熱物性參數和光物性參數差異都很大，所以在完成鋪層之後，一般會選擇激光處理的方式選擇性對基體相進行清除……”

　　常浩南沒有打斷對方，只是靜靜地聽着。

　　儘管慄亞波說的這些他實際上都知道。

　　激光加工產生的熱量會優先沿着碳纖維向材料內部擴散，由於碳纖維的傳熱性能與氣化溫度都高出一個數量級，所以當激光燒蝕的溫度達到樹脂基體的氣化溫度時，碳纖維仍能保持固體狀態並穩定傳導熱量。

　　原理有點類似醫學上用激光祛除黑色素進行美白。

　　不過對於慄亞波一個剛進實驗室不久的科研萌新來說，一切都還處在新鮮狀態，正是傾訴慾望最強烈的時候。

　　“呃……”

　　他滔滔不絕的聲音戛然而止。

　　緊接着又輕輕嘆了口氣。

　　顯然是顯微鏡觀察的結果不是很滿意。

　　“怎麼了麼？”

　　常浩南來到旁邊，注意到這裏已經堆了將近十張CFRP板。

　　其中有一張被單獨放在了一個袋子裏。

　　看來慄亞波已經在這個實驗上耗費不少時間了。

　　“嗯……是這樣，我發現雖然燒蝕過程中碳纖維不會跟着樹脂基體一樣氣化掉，但隨着激光連續輻照的時間變長，就會導致燒蝕切口附近的碳纖維被氧化。”

　　“雖然訂購的表面測量儀還沒到，但是哪怕靠光學顯微鏡，也能看出這種氧化會導致碳纖維材料的表面形貌發生變化，性能也會跟着變差。”

　　這其實很難稱得上是一個成果，但考慮到慄亞波在上個月答辯結束之後先回了趟家，返校開始實驗到現在總共也沒多長時間，倒也算是個可喜的進度了。

第848章 慄亞波的發現

　　聽完慄亞波的解釋之後，常浩南也走上前去，湊到顯微鏡的目鏡前面看了一眼。

　　果然發現CFRP板上的燒蝕點周圍，碳纖維織物表層已經有些坑坑窪窪，只不過因爲背景是一片黑色所以沒辦法看的更加清楚：

　　“好像有碳化……還有拉絲和開裂的現象？”

　　如果問題只有碳化，那還是比較好處理的。

　　直接參考焊接那邊的思路，在惰性氣體環境下加工就行了。

　　但還伴隨着開裂的話，說明是材料本身的熱屬性問題，哪怕丟進真空加工也不行。

　　只能考慮從根本上解決問題。

　　“目視能看到的是這樣。”

　　慄亞波點點頭：

　　“另外，我也測過力學性能，發現靜態強度，尤其是各向異性的拉伸強度會下降非常多，所以我懷疑材料內部還有因爲膠質失效導致的分層問題，不過這個需要用探針才能具體看到了，我約到了下週。”

　　在實驗室沒有設備的情況下，就只能交給統一的檢測機構，效率肯定會受到一些影響。

　　不過這個問題暫時無解，所以常浩南決定先關注其他方面。

　　“那降低標號用呢？”

　　他從旁邊拿起一塊CFRP板，對慄亞波問道。

　　就像一些有瑕疵的CPU會被屏蔽掉幾個核心當成低一檔的型號出售一樣，如果加工失敗的T700還能當T500用，那損耗率大一點也未必不能接受。

　　然而後者當即給出了否定的回答：

　　“也不行，性能劣化的程度非常不穩定，有時候在同一塊板子的不同位置都能測出相差很大的性能參數，至少在航空航天領域肯定是不能冒這個險。”

　　“那好像確實沒什麼應用價值……”

　　常浩南只好放棄這個退而求其次的思路。

　　2000年這會，華夏還在從溫飽線朝着總體小康努力，像什麼碳纖維的自行車或者釣魚竿之類的產品顯然找不到市場。

　　這時候他突然想到了黎明廠那邊的電火花加工技術，當初也是面臨類似的問題。

　　只可惜碳纖維相比於金屬要嬌貴得多，像是開裂分層這種問題，顯然沒辦法靠拋光打磨給救回來。

　　不過思路卻可以借鑑。

　　“有沒有考慮過用更細的激光束，然後用環切或者螺旋的軌跡把孔逐漸打出來？”

　　常浩南提議道：

　　“這樣激光不是連續作用於同一個點上，燒蝕效果應該會減弱一些。”

　　“我試過。”

　　慄亞波從旁邊的樣品架上取下另外一塊CFRP板交給常浩南。

　　相比於後者剛剛看到的那些，這塊板子的厚度要薄很多。

　　與其說是一“塊”，倒不如說是一“片”。

　　常浩南肉眼估了一下，厚度可能連一毫米都沒有……

　　字面意義上的薄如蟬翼。

　　不過，如果說之前那些還只能被稱之爲進度，那他手裏這塊板子所代表的東西，就能算是正兒八經的成果了。

　　當然具體的應用價值另說。

　　“在0.5毫米或者更薄的板子上，這樣確實可以起效。”

　　慄亞波說着小心翼翼地從常浩南手中把薄板接過來，對着實驗室頂上的燈照了一下。

　　甚至微微能透亮。

　　然後才繼續道：

　　“不過，對於這麼薄的板子來說，哪怕機械加工也一樣很容易，而且這種薄板本身也幾乎沒什麼實用價值，連當飛機蒙皮都太薄。”

　　“但如果板子厚一點，比如到5毫米甚至1釐米，那無論是環切還是螺旋，又都沒辦法在一個週期裏完成加工，而要是重複多次的話，那熱效應是會累積的，最後的結果還是跟之前您看到的差不多。”

　　“另外，就是如果想要打孔，而不只是去除多餘基底材料的話，那這種切割方式最大隻能處理2mm的孔，無論是螺栓還是鉚釘……不對，複合材料沒有延展性，不方便打鉚釘……總之就是後續的加工處理也很麻煩，到頭來還不如拿專用刀具做機械清除。”

　　沒錯，碳纖維的應用量之所以很難提高，主要就是因爲加工碳纖維的方式和加工金屬幾乎沒區別。

　　然而碳纖維的特性決定了用普通刀具很容易導致材料撕裂、纖維拉出、殘餘應力過大的問題。

　　所以碳纖維部件，尤其碳纖維結構件的加工成本和工時一直居高不下，哪怕是價格高昂、利潤率極高的遠程寬體客機，也禁不住大量使用。

　　一直到二十多年以後，佔據最主流的復材加工方式也仍然是機械加工，只是技術人員通過多年以來海量的實踐經驗和大力出奇跡的力學計算，大大降低了加工損耗而已。

　　然而這兩種辦法，對於2000年的華夏來說，顯然都沒條件。

　　所以常浩南才建議慄亞波主攻一些奇技淫巧。

　　比如激光或者水射流。

　　後者又在查過一些資料之後被戰略性放棄。

　　於是就剩下激光加工這一個路數了。

　　只是就慄亞波的實驗結果來說，眼下的效果似乎還不如機械加工。

　　後者好歹還沒有熱效應呢……

　　不過，常浩南倒也不是太着急。

　　按照原來的時間線，航空航天領域真正做到“大規模”應用碳纖維復材，尤其是涉及到結構件的部分，那都是2010以後的事情了。

　　所以，他還是安慰了有些失落的慄亞波兩句：

　　“沒關係，你這項目纔開始不到一個月，後面還有的是時間……”

　　常浩南說着找了張椅子坐下，半開玩笑地繼續道：

　　“而且，就憑你現在這些成果，估計都能直接去投Nature……”

　　他實際上是想說的是可以投Nature的大子刊Nature Materials，只是話到嘴邊纔想起來這個期刊好像是21世紀初才創辦的。

　　所以說到一半就戛然而止了。

　　“nature還是太難了吧……”

　　慄亞波只當常浩南說的就是nature本身，當即搖了搖頭：

　　“用激光加工碳纖維是大概四五年前就有人提出來的思路，我只是稍微往前推了一點，而且加工超薄板也沒什麼應用價值。”

　　常浩南則擺了擺手：

　　“就是因爲沒有應用價值才讓你隨便發，真能用的話就得去註冊專利了……”

　　然後也沒有再多解釋什麼，乾脆回到論文的話題上：

　　“你可以再用TORCH Multiphysics或者Materials Studio稍微做幾個動力學模擬，結果準確性差點問題不大，只要定性角度能解釋就行，到時候可以發個JACS，或者再等等，發我們自己的JCAS……”

　　Materials Studio是Accelrys公司在2000年年初纔開發的一款數值計算軟件，因爲是專精於分子動力學計算，加上還借鑑了不少TORCH Multiphysics的內容，所以在這個領域的表現不比後者差。

　　不過這一次，慄亞波卻沒有接着常浩南的話茬繼續，而是突然話鋒一轉：

　　“說起模擬，老師，我之前確實用TORCH Multiphysics模擬過熱燒蝕對CFRP材料的作用效果。”

　　“結果怎麼樣？”

　　對於非金屬復材的模擬準確性，常浩南並沒有抱太高的期望。

　　慄亞波此時已經坐回到了電腦前面：

　　“按照慣例，爲了加快計算速度，我們都是隻模擬10ms的燒蝕效果，確實跟您之前說的一樣，在碳纖維上的準確性很差。”

　　“不過前幾天，我有一次睡覺之前輸錯了模擬持續時間，輸成了1000ms，也就是1秒，然後第二天才發現電腦已經算了一晚上。結果那次的模擬準確度，反而比過去都高了很多。”

　　“後來我又分組做了幾次不一樣的測試，發現總體上是模擬時間越長，跟實驗結果相比的準確度就越高，我猜可能是因爲有某種高度隨機的機制，在時間短的時候比較明顯，但時間長了之後就會趨於平均……”

　　常浩南本來都已經準備離開了。

　　但是聽慄亞波說到這裏，頓時又停下了腳步。

第849章 被動技能的超神發揮

　　慄亞波的猜測，算是一個分子動力學，乃至於整個微觀物理領域比較常見的現象。