Даследаванне і прымяненне інавацыйных прадуктаў з цырконіевага пяску
Калі гаворка ідзе пра прамысловыя матэрыялы, многім неспецыялістам гэтая тэма можа здацца сумнай, але насамрэч у ёй ёсць нямала складанасцей. Вазьміцецырконій, напрыклад. Раней людзі маглі думаць, што яго выкарыстоўваюць толькі для такіх рэчаў, як керамічныя нажы і пратэзы, нешта цвёрдае і бліскучае. Але для тых з нас, хто займаецца даследаваннямі і распрацоўкамі матэрыялаў і прамысловым прымяненнем, гэта сапраўдны скарб. У прыватнасці, інавацыйныя вырабы з цырконіевага пяску, якія з'явіліся ў апошнія гады, сапраўды вырашылі значныя праблемы і адкрываюць цудоўныя перспектывы яго прымянення.
Памятаю, як два гады таму быў на галіновай выставе і размаўляў з ветэранам-інжынерам, які дзесяцігоддзямі працаваў з вогнетрывалымі матэрыяламі. Ён ляпнуў сябе па сцягне і сказаў: «Гэй, братан, ты не разумееш! Плавільная прамысловасць цяпер прад'яўляе неверагодна высокія патрабаванні да матэрыялаў! Тэмпература становіцца ўсё вышэйшай і вышэйшай, а навакольнае асяроддзе — усё больш жорсткім. Традыцыйныя матэрыялы не вытрымліваюць гэтага. Возьмем, напрыклад, цырконій. Усе ведаюць, што ён выдатны — устойлівы да высокіх тэмператур і хімічна стабільны. Але цырконіевы пясок, выраблены з выкарыстаннем традыцыйных працэсаў, альбо не мае чысціні, альбо мае дрэнную аднастайнасць часціц, альбо мае нестабільнасць. Ён таксама неверагодна дарагі, што робіць яго выкарыстанне нязручным. Часта бывае так, быццам «воля ёсць, а здольнасць — не».
Ён трапіў у кропку. Менавіта ў гэтым і заключалася першапачатковая мэта нашых інавацыйных даследаванняў і распрацовак цырконіевага пяску — хіба не пераадолець гэтыя старыя праблемы?
Дык дзе ж менавіта ляжыць інавацыя? Дазвольце мне растлумачыць.
Па-першае, павінна змяніцца «ядро». Папярэдні цырконій меў праблему: яго крышталічная структура была нестабільнай. Пры ваганнях тэмпературы ён мог «змагацца» ўнутры, ствараючы мікратрэшчыны. З часам яго характарыстыкі пагоршыліся. Наш новы падыход прадугледжвае сур'ёзныя змены ў рэцэптуры і апрацоўцы. Уводзячы больш дасканалыя стабілізатары, такія як ітрый, у спалучэнні з ультравысокатэмпературным спяканнем і больш складанымі метадамі драбнення і класіфікацыі, мы атрымалі гэты выдатны прадукт: «часткова стабілізаваны цырконій». Іншымі словамі, гэта падобна на стварэнне «сталёвага шкілета» ўнутры часціц цырконія, што гарантуе, што яны цвёрдыя, калі гэта неабходна, і пластычныя, калі гэта неабходна, у адрозненне ад далікатнага, лёгка пашкоджвальнага матэрыялу мінулага. Акрамя таго, чысціня пастаянна павялічваецца, а ўзровень прымешак падтрымліваецца на надзвычай нізкім узроўні.
Па-другое, неабходна звярнуць увагу і на знешні выгляд і форму. Інавацыйныя цырконіевыя пяскі надаюць асаблівую ўвагу знешняму выгляду — не толькі для конкурсаў прыгажосці, але і з пункту гледжання марфалогіі часціц і размеркавання памераў. Раней вуглаватыя, нераўнамерныя па памеры, «грубыя» часціцы былі катастрофай для дакладных ужыванняў. Цяпер, дзякуючы складаным працэсам, такім як паветрана-струменевае памолванне і цэнтрабежная класіфікацыя, мы можам вырабляць амаль сферычныя мікрапарашкі цырконія з надзвычай аднастайнымі памерамі часціц. Вазьміце жменю, і ён адчуваецца як найдробнейшая мука, але яго цвёрдасць неверагодна высокая. Гэтая аднастайнасць дае велізарныя перавагі: незалежна ад таго, выкарыстоўваецца ён у якасці пакрыцця або абразіва, вынікі стабільныя і аднастайныя, без нераўнамернага нанясення.
Гаварыць пра вялікія справы бескарысна; развіццё трэба прымяняць на практыцы. Гэтыя інавацыйныяцырконіевыя пяскізараз вельмі запатрабаваныя ў розных галінах высокага класа.
Перш за ўсё, дакладнае ліццё мае вырашальнае значэнне, асабліва для тонкасценных, складаных дэталяў з суперсплаваў, такіх як лапаткі авіяцыйных рухавікоў і лапаткі газавых турбін. Тэмпература ліцця дасягае больш за 1000 градусаў Цэльсія, што прад'яўляе надзвычай высокія патрабаванні да матэрыялу абалонкі формы. Верхнія пакрыцці, вырабленыя з гэтага новага цырконіевага пяску, забяспечваюць выдатную стабільнасць і адпаведны каэфіцыент цеплавога пашырэння. Гэта значна паляпшае якасць паверхні адлівак, робячы такія дэфекты, як налёт пяску і задзірыны, практычна нябачнымі, што значна зніжае кошт наступнай аздаблення. Дасведчаныя майстры кажуць: «З выкарыстаннем гэтага новага пяску праца сапраўды атрымліваецца ашаламляльнай!»
Яшчэ адно прымяненне - гэта высокакласнышліфоўка і паліроўкаШкло нашых мабільных тэлефонаў, лінзы камер і розныя паўправадніковыя пласціны патрабуюць неверагодна гладкіх паверхняў; нават найменшая драпіна прывядзе да зносу. Новы мікрапарашок аксіду цырконія, які мае высокую цвёрдасць, аднастайны памер часціц і выдатныя хімічныя і механічныя ўласцівасці, з'яўляецца вельмі эфектыўнай паліравальнай вадкасцю. Хуткасць выдалення дакладна кантралюецца, а ўстойлівасць да драпін мінімальная, што дазваляе дасягнуць сапраўды гладкай паверхні на нанамаштабе або нават атамным узроўні. Проста кажучы, экран вашага тэлефона адчуваецца такім гладкім дзякуючы яму.
Існуюць таксама цеплаахоўныя пакрыцці. Як аэракасмічныя рухавікі і газавыя турбіны могуць вытрымліваць такія знясільваючыя тэмпературы? Ключавыя кампаненты пакрываюцца «цеплаізаляцыйнай абалонкай». Адным з асноўных матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў гэтай абалонцы, з'яўляецца кераміка на аснове аксіду цырконію. Інавацыйны пясок з аксіду цырконію, які валодае выдатнай устойлівасцю да высокіх тэмператур і фазавай стабільнасцю, з'яўляецца асноўнай сыравінай для падрыхтоўкі гэтых высакаякасных парашковых пакрыццяў, якія непасрэдна звязаны з эфектыўнасцю і тэрмінам службы рухавіка.
Акрамя таго, яго можна знайсці ў канструкцыйнай кераміцы для жорсткіх умоў эксплуатацыі, перадавых вогнеўпорных матэрыялах і нават медыцынскіх біяматэрыялах. Яго прымяненне пашыраецца.
У будучыні, я лічу, што шлях для інавацыйнага цырконіевага пяску будзе яшчэ шырэйшым. З хуткім развіццём такіх галін прамысловасці, як фотаэлектрыка, паўправадніковыя чыпы і аэракасмічная прамысловасць, патрабаванні да эксплуатацыйных характарыстык матэрыялаў будуць станавіцца ўсё больш высокімі. Несумненна, будуць распрацаваны прадукты з цырконіевага пяску з больш чыстымі, дробнымі, больш аднастайнымі ўласцівасцямі і больш кантраляванымі характарыстыкамі. Магчыма, аднойчы ён заззяе ў тых галінах, якія мы зараз нават не можам сабе ўявіць.
Таму не варта недаацэньваць гэтыя малюсенькія пясчынкі. Яны ўтрымліваюць велізарную мудрасць і могуць даць сілу буйным галінам прамысловасці. Каштоўнасць інавацый заключаецца ў раскрыцці ўсяго патэнцыялу матэрыялу для задавальнення высокіх патрабаванняў нашага часу.