Vakar Zhang iš laboratorijos vėl man pasiskundė, kad abrazyvinių mėginių bandymų duomenys visada prieštaringi. Paplojau jam per petį ir pasakiau: „Broli, mes, kaip medžiagų mokslininkai, negalime tiesiog žiūrėti į duomenų lapus; turime išsipurvinti rankas ir suprasti šių baltų lydyto aliuminio oksido mikromiltelių savybes.“ Tai tiesa; kaip patyręs virėjas žino tinkamą virimo temperatūrą, taip ir mes, testuotojai, pirmiausia turime „susidraugauti“ su šiais, atrodytų, įprastais baltais milteliais.
Balto lydyto aliuminio oksido mikromilteliai pramonėje žinomi kaip kristalinė formaaliuminio oksidas, kurio kietumas pagal Moso skalę yra 9, antras pagal kietumą po deimanto. Tačiau būtų neteisinga jį laikyti tiesiog dar viena kieta medžiaga. Praėjusį mėnesį gavome tris mėginių partijas iš skirtingų gamintojų. Jie visi atrodė kaip sniego baltumo milteliai, tačiau elektroniniu mikroskopu kiekvienas turėjo savo savybių – kai kurios dalelės turėjo aštrius kraštus, panašius į sudužusio stiklo šukes, o kitos buvo lygios kaip smulkus paplūdimio smėlis. Tai veda prie pirmosios problemos: kietumo matavimas nėra paprastas skaičių žaidimas.
Dažniausiai naudojame mikrokietumo matuoklį, kai paspaudžiate įspaudiklį žemyn ir ištraukiami duomenys. Tačiau yra niuansų: jei pakrovimo greitis per didelis, trapios dalelės gali staiga įtrūkti; jei apkrova per maža, tikrojo kietumo neišmatuosite. Kartą sąmoningai išbandžiau tą patį mėginį dviem skirtingais greičiais, ir rezultatai skyrėsi net 0,8 Moso kietumo vieneto. Tai tarsi baksnoti arbūzą pirštais: per daug jėgos ir jis įtrūksta, per mažai – negali pasakyti, ar jis prinokęs. Taigi dabar, prieš bandymą, mėginius 24 valandas turime „kondicionuoti“ pastovios temperatūros ir drėgmės aplinkoje, kad jie prisitaikytų prie laboratorijos „temperamento“.
Kalbant apie atsparumo dilimui bandymus, tai dar didesnis meistriškumo reikalas. Įprastas metodas yra naudoti standartinį guminį ratą, kuriuo bandinys trinamas fiksuotu slėgiu ir matuojamas dilimas. Tačiau praktiškai pastebėjau, kad kas 10 % aplinkos drėgmės padidėjimas gali sukelti daugiau nei 5 % dilimo greičio svyravimą. Praėjusiais metais, lietinguoju sezonu, penkis kartus pakartotas eksperimentų rinkinys parodė labai išsklaidytus duomenis ir galiausiai išsiaiškinome, kad taip yra dėl netinkamai veikiančio oro kondicionieriaus sausinimo. Mano vadovas pasakė kai ką, ką vis dar prisimenu: „Oras už laboratorijos lango taip pat yra eksperimentinių parametrų dalis.“
Dar įdomiau yra dalelių formos įtaka. Tos smarkiai kampuotos mikrodalelės, esant mažoms apkrovoms, greičiau dyla – kaip aštrus, bet trapus peilis, kuris lengvai lūžta pjaunant kietas medžiagas. Sferinės dalelės, specialiai suformuotos specialiu būdu, pasižymi stulbinančiu stabilumu ilgalaikio ciklinio apkrovimo metu. Tai man primena akmenukus upės vagoje netoli mano gimtojo miesto; potvynių erozijos metai juos tik sustiprino. Kartais absoliutus kietumas neprilygsta tinkamam tvirtumui.
Yra dar vienas lengvai pamirštamas bandymo proceso aspektas: dalelių dydžio pasiskirstymas. Visi dėmesį skiria vidutiniam dalelių dydžiui, tačiau iš tikrųjų atsparumą dilimui dažnai veikia tie 10 % itin smulkių ir stambių dalelių. Jos tarsi „ypatingos komandos narės“: per mažai ir jos neturi jokio poveikio, per daug ir sutrikdo bendrą našumą. Kartą, atsijojus 5 % itin smulkių miltelių, visos medžiagos partijos atsparumas dilimui pagerėjo 30 %. Šis atradimas pelnė man pusmečio trukmės pagyrimą iš Senojo Vango komandos susitikime.
Dabar, po kiekvieno bandymo, įpratau surinkti išmestus mėginius. Balti milteliai iš skirtingų partijų šviesoje iš tikrųjų šiek tiek skiriasi blizgesiu; vieni melsvi, kiti gelsvi. Patyrę technikai teigia, kad tai kristalinės struktūros skirtumų pasireiškimas, ir šie skirtumai dažnai pažymimi tik kaip maža išnaša prietaiso duomenų lape. Tie, kurie dirba rankomis, žino, kad medžiagos turi savo gyvenimą; jos pasakoja savo istorijas per subtilius pokyčius.
Galiausiai, testavimasbalto korundo mikromilteliaitai tarsi pažinti žmogų. Gyvenimo aprašyme pateikti skaičiai (kietumas, dalelių dydis, grynumas) yra tik pagrindinė informacija; norint ją iš tikrųjų suprasti, reikia pamatyti jos veikimą esant skirtingam slėgiui (apkrovos pokyčiams), skirtingose aplinkose (temperatūros ir drėgmės pokyčiams) ir po ilgo naudojimo (nuovargio bandymai). Milijono dolerių vertės nusidėvėjimo bandymo mašina laboratorijoje yra labai tiksli, tačiau galutinis sprendimas vis tiek priklauso nuo prisilietimo ir žvilgsnio – kaip senas mechanikas, kuris gali pasakyti, kas negerai su mašina, vien klausydamasis jos garso.
Kitą kartą bandymų ataskaitoje pamatę paprastą „9 kietumo, puikus atsparumas dilimui“ užrašą, galbūt norėsite paklausti: kokiomis sąlygomis, kieno rankose ir po kiek gedimų buvo pasiektas šis „puikus“ rezultatas? Juk tie tylūs balti milteliai nekalba, bet kiekvienas jų paliekamas įbrėžimas yra pati sąžiningiausia kalba.