第31章我们要让国际同行看看，中国的精密机械研究，达到什么水平了！（1/2）

第一次计算进行了整整两天两夜。

djs-130计算机一直在嗡鸣，成了实验室不变的背景音。

第三天是周日。

上午沈一鸣临时有事，实验室里只剩下三位学生。

窗外，梧桐树冒出了嫩芽，新绿点点。三月的阳光透过玻璃窗照进来，在水泥地上投出明亮的光斑。

可实验室里的气氛，却绷得很紧。

李雪梅从电传打字机上撕下最新一轮的输出纸带，铺在工作檯上，和周伟一起核对。

两人的眉头越皱越紧。

“怀民，你来看看。”李雪梅抬起头，朝正在整理数据的陆怀民招了招手。

陆怀民放下笔记本走过去。这几天泡在实验室里，他对整个课题的脉络已经摸清了。

“计算结果怎么样？”陆怀民问。

李雪梅摇摇头，把一叠输出纸带推过来：

“不太理想。材料参数调了三次，补偿效果还是不稳定。你看这儿——”

她指著纸带上的一行数据：

“温度梯度超过三十五度，补偿结构的反向作用会出现突变，有时反而加剧局部变形。”

周伟在一旁补充，声音里透著些许疲惫：

“薄片排列方式试了三种，结果差不多。界面处的应力集中问题，比预想更棘手。”

陆怀民凑过去看那些密密麻麻的数字。

很快这连串的数字在他脑中重组成像：高温区泛红，低温区透蓝，应力集中处结成深斑，一切都清晰起来。

“应该是界面应力集中导致的。”陆怀民思索片刻后说，“c-7材料和lc4的热膨胀係数差太大，在高温梯度下，界面处的剪切应力超过了结合强度。”

李雪梅惊讶地看了他一眼。

这问题她和周伟刚刚討论了好一会儿才初步確定，这个入学不到一个月的师弟，竟一眼点破。

周伟也抬起头，推了推眼镜：“我们也是这个判断。可怎么解决？材料性能是固定的，总不能……”

“那怎么办？”李雪梅脱口问。

话出口才发觉，自己竟在向一个刚入学的本科生討教办法。

陆怀民想了想，他站起身，走到黑板前，擦出一块乾净区域。

隨后他画了一个简化的界面模型，標註了温度、材料属性、几何参数。

“我觉得，我们不能只考虑宏观的热膨胀係数差，”陆怀民边画边说，粉笔沙沙划过黑板：

“还要考虑微观的。c-7是硅铝复合材料，本质上是由硅颗粒增强的铝基体。在高温下，硅颗粒和铝基体的热膨胀行为不同，会產生微应力。”

李雪梅和周伟都站了起来，走到黑板前。

“这些微应力在界面积累，”陆怀民用粉笔在界面处画出一片密集的箭头，“当温度梯度足够大时，就会引发局部塑性变形，甚至微裂纹。因此我觉得，咱们可以尝试在这中间设计一个过渡层。”

“过渡层？”周伟若有所思。

“对。”陆怀民在黑板上画出三层结构，最內层是c-7，最外层是lc4，中间则是一层逐渐过渡的区域：

“在c-7和lc4之间，加入一层梯度功能材料。它的热膨胀係数从內到外连续变化，从接近c-7的值渐变到接近lc4的值。这样就能平缓应力集中，避免突变。”

他转过身，看到李雪梅和周伟怔怔地看著黑板上的示意图。

这个思路比他们之前想的任何方案都更精巧，也更复杂。

因为它不是什么修修补补，而是是从根本上重设计了材料的结合方式。

实验室安静了几秒。

“可是......”李雪梅迟疑道，“这种梯度材料，我们怎么製备？国內有这种技术吗？”

周伟也反应过来：

“是啊，怀民。理论上这思路很完美，但工程上怎么实现？要在铸造过程中让材料成分连续变化，这工艺……”

陆怀民放下粉笔。他知道自己说多了。

1978年，梯度功能材料的概念在国际上刚刚萌芽，国內更是闻所未闻。

他刚才的描述，完全基於前世的认知。

那是二十一世纪成熟的技术，用於航空航天发动机叶片、核反应堆內衬等极端环境。

他正斟酌著如何解释，实验室的门被推开了。

沈一鸣教授走了进来，手里拿著一叠文件。

他显然也听到了一些刚才的討论，目光直接落在黑板上。

“梯度功能材料？”沈一鸣走近黑板，仔细看著陆怀民画的示意图，镜片后的眼睛亮了起来，“怀民的这个思路不错。”

沈一鸣说著，放下手中的文件，转身看著三位学生。

“这个思路很有价值。”沈一鸣的语气很平静，但熟悉他的人能听出其中的兴奋，“虽然工艺实现上確实有难度，但科研本身就是解决难题的过程。”

他拿起粉笔，在陆怀民的图旁补充了几笔：

“製备梯度材料，目前国际上主要有粉末冶金法、等离子喷涂法和离心铸造法。我们实验室的条件有限，但可以和材料系甚至其他科研单位合作，尝试最简单的粉末叠层烧结法。”

“老师，那我们......”周伟有些犹豫，“要完全推翻之前的方案吗？”

“不。”沈一鸣摇头，“红星厂的订单等不起。我们双线並行：现有的c-7薄片方案继续优化，同时启动梯度材料的探索性研究。后者可能需要几个月甚至更长时间，但值得投入。”

沈一鸣看向李雪梅和周伟：

“你们继续优化现有模型。我有个解决方案可以试一试，既然界面应力集中是主要问题，我们可以在薄片设计上做文章：不做成简单的平板，可以设计成波浪形或者带孔隙的结构，增加柔性和应力释放能力。”

“波浪形？”李雪梅眼睛一亮，“就像弹簧一样，允许一定的变形？”

“对。”沈一鸣在黑板上快速勾勒，“这样即使热膨胀係数有差异，也可以通过结构变形来吸收，而不是硬碰硬。”

思路一旦打开，討论就热烈起来。

三位学生围在黑板前，你一言我一语，粉笔写了又擦，擦了又写。

下午，实验室开始重新测试新模型。

李雪梅操作那台老式温度循环测试台，小心翼翼地监控著一个小比例验证模型的温升曲线。

陆怀民在一旁记录数据，周伟在另一张工作檯上调试光学测量仪，准备隨时测量模型的微变形。

就在这时，实验室的门被轻轻敲响。

“请进。”沈一鸣放下手中的俄文资料。

门开了，钱振华副主任走了进来。