Novatoriškų cirkonio smėlio gaminių tyrimai ir taikymas
Kalbant apie pramonines medžiagas, daugeliui paprastų žmonių ši tema gali pasirodyti nuobodi, tačiau iš tikrųjų joje yra nemažai subtilybių.cirkonio oksidas, pavyzdžiui. Anksčiau žmonės galbūt manė, kad jis naudojamas tik tokiems dalykams kaip keraminiai peiliai ir dantų protezai – kažkas kieto ir blizgančio. Tačiau tiems iš mūsų, kurie užsiima medžiagų tyrimais ir plėtra bei pramoniniu pritaikymu, tai yra lobis. Ypač pastaraisiais metais atsiradę novatoriški cirkonio smėlio produktai iš tiesų išsprendė reikšmingas problemas ir siūlo akinančias taikymo perspektyvas.
Pamenu, kaip prieš dvejus metus dalyvavau pramonės parodoje ir kalbėjausi su inžinieriumi veteranu, kuris dešimtmečius dirbo su ugniai atspariomis medžiagomis. Jis pliaukštelėjo sau per šlaunį ir tarė: „Ei, bičiuli, tu nesupranti! Lydymo pramonė dabar kelia neįtikėtinai aukštus reikalavimus medžiagoms! Temperatūra kyla vis aukščiau, o aplinka tampa vis atšiauresnė. Tradicinės medžiagos to negali atlaikyti. Pavyzdžiui, cirkonio oksidas. Visi žino, kad jis puikus – atsparus aukštai temperatūrai ir chemiškai stabilus. Tačiau tradiciniais procesais pagamintas cirkonio oksido smėlis yra arba grynumo stokos, dalelių vienodumo stokos, arba nestabilus. Jis taip pat neįtikėtinai brangus, todėl jį naudoti yra sunku. Dažnai atrodo, kad „noro yra, o gebėjimų nėra“.“
Jis pataikė tiesiai į dešimtuką. Būtent toks ir yra pirminis mūsų novatoriškų cirkonio smėlio tyrimų ir plėtros tikslas – argi ne įveikti šiuos senus iššūkius?
Taigi, kur tiksliai slypi inovacijos? Leiskite man paaiškinti.
Pirma, turi pasikeisti „šerdis“. Ankstesnis cirkonio oksidas turėjo problemą: jo kristalinė struktūra buvo nestabili. Kai temperatūra svyravo, jis galėjo „kovoti“ viduje, sukeldamas mikroįtrūkimus. Laikui bėgant, eksploatacinės savybės blogėjo. Mūsų naujas metodas apima didelius formulės ir apdorojimo pakeitimus. Įdiegę pažangesnius stabilizatorius, tokius kaip itrio, kartu su itin aukštos temperatūros sukepinimo ir sudėtingesniais smulkinimo bei klasifikavimo metodais, pasiekėme šį puikų produktą: „iš dalies stabilizuotą cirkonio oksidą“. Kitaip tariant, tai tarsi „plieno skeleto“ kūrimas cirkonio oksido dalelių viduje, užtikrinant, kad jos būtų kietos, kai reikia, ir kalesnės, kitaip nei trapi, lengvai pažeidžiama medžiaga praeityje. Be to, grynumas nuolat didėja, o priemaišų kiekis išlieka itin žemas.
Antra, reikia atkreipti dėmesį ir į išvaizdą bei formą. Novatoriški cirkonio oksido smėliai ypatingą dėmesį skiria išvaizdai – ne tik grožio konkursuose, bet ir dalelių morfologijai bei dydžio pasiskirstymui. Anksčiau kampuotos, nevienodo dydžio, „stambios“ dalelės buvo katastrofa tiksliam pritaikymui. Dabar, taikant sudėtingus procesus, tokius kaip oro srovės malimas ir išcentrinė klasifikacija, galime pagaminti beveik sferinius cirkonio oksido mikromiltelius su itin vienodais dalelių dydžiais. Paimkite saują ir jie jaučiasi kaip smulkiausi miltai, tačiau jų kietumas yra neįtikėtinai didelis. Šis vienodumas suteikia milžiniškų privalumų: nesvarbu, ar naudojami kaip danga, ar kaip abrazyvas, rezultatai yra stabilūs ir vienodi, be netolygaus padengimo.
Kalbėti apie didelius dalykus beprasmiška; plėtra turi būti pritaikyta praktiškai. Šios novatoriškoscirkonio smėlisdabar yra labai paklausūs įvairiose aukštos klasės srityse.
Visų pirma, tikslusis liejimas yra labai svarbus, ypač plonasienėms, sudėtingoms superlydinių detalėms, tokioms kaip orlaivių variklių mentės ir dujų turbinų mentės. Liejimo temperatūra siekia daugiau nei 1000 laipsnių Celsijaus, todėl formos apvalkalo medžiagai keliami itin aukšti reikalavimai. Iš šio naujo cirkonio oksido smėlio pagaminti viršutiniai dažai pasižymi puikiu stabilumu ir atitinkamu šiluminio plėtimosi koeficientu. Tai žymiai pagerina liejinių paviršiaus apdailą, todėl tokie defektai kaip smėlio prisigėrimas ir šerpetojimas tampa praktiškai nematomi, o tai žymiai sumažina vėlesnės apdailos išlaidas. Patyrę meistrai sako: „Naudojant šį naują smėlį, darbas yra tikrai stulbinantis!“
Kita programa yra aukščiausios klasėsšlifavimas ir poliravimasMūsų mobiliųjų telefonų stiklams, fotoaparatų objektyvams ir įvairioms puslaidininkinėms plokštelėms reikalingi neįtikėtinai lygūs paviršiai; net ir menkiausias įbrėžimas sukels įbrėžimą. Nauji cirkonio oksido mikromilteliai, pasižymintys dideliu kietumu, vienodu dalelių dydžiu ir puikiomis cheminėmis bei mechaninėmis savybėmis, yra labai efektyvus poliravimo skystis. Šalinimo greitis yra tiksliai kontroliuojamas, o atsparumas įbrėžimams yra minimalus, todėl pasiekiamas tikrai lygus paviršius nanoskalėje ar net atominiame lygmenyje. Paprastai tariant, jūsų telefono ekranas dėl jų yra toks lygus.
Taip pat yra ir šilumos barjerinės dangos. Kaip aviacijos ir kosmoso varikliai bei dujų turbinos gali atlaikyti tokią alinantį karštį? Pagrindiniai komponentai yra purškiami „šilumos izoliaciniu apvalkalu“. Viena iš pagrindinių šio apvalkalo medžiagų yra cirkonio oksido pagrindu pagaminta keramika. Novatoriškas cirkonio oksido smėlis, pasižymintis puikiu atsparumu aukštai temperatūrai ir fazės stabilumu, yra pagrindinė žaliava šiems aukščiausios klasės dangų milteliams, kurie yra tiesiogiai susiję su variklio efektyvumu ir tarnavimo laiku.
Be to, jo galima rasti konstrukcinėje keramikoje, skirtoje atšiaurioms aplinkoms, pažangiose ugniai atspariose medžiagose ir net medicininėse biomedžiagose. Jo taikymas plečiasi.
Manau, kad ateityje inovatyvaus cirkonio smėlio kelias bus dar platesnis. Sparčiai tobulėjant tokioms pramonės šakoms kaip fotovoltinė energija, puslaidininkių lustai ir aviacijos bei kosmoso pramonė, medžiagų eksploataciniai reikalavimai taps tik griežtesni. Neabejotinai bus sukurti cirkonio smėlio gaminiai, pasižymintys grynesnėmis, smulkesnėmis, vienodesnėmis savybėmis ir lengviau kontroliuojamomis eksploatacinėmis savybėmis. Galbūt vieną dieną jis sužibės srityse, kurių dabar net negalime įsivaizduoti.
Taigi, nenuvertinkite šių mažyčių smėlio grūdelių. Juose slypi didžiulė išmintis ir jie gali suteikti energijos pagrindinėms pramonės šakoms. Inovacijų vertė slypi tame, kad būtų išlaisvintas visas medžiagos potencialas, siekiant patenkinti didelius mūsų laikų poreikius.