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  • 新型特种超高温舰用陶瓷材料耐火砖
  • 2018/9/6 阅读次数:[542]
  •   舰用燃油锅炉,是大型战舰动力装置的心脏,炉膛的耐火砖一旦受损或坍塌,战舰就会立刻丧失动力无法航行,且在短时间内难以修复。这种情况若出现在战场上,舰船就成了活靶子。研制出一种新型超高温舰用耐火砖,是舰船专家们多年的夙愿。

      舰用耐火砖要经受住熊熊烈火的炙烤,其耐火性能到底要多高?对此,海军工程大学杨自春介绍说:真金不怕火炼,是因为金子的熔点高,超过了1000℃。舰用耐火砖,要能承受金子熔点两倍的高温而不变形不发软。

      耐火度达1500℃以上的材料就属超高温耐火材料,其耐火度每升高50℃都是一道难以逾越的技术难题。为研制出高性能的耐火砖,杨自春查阅文献资料,遍访国内知名的耐火材料研究院所和厂家,经过充分调研和科学论证,最后选定了新型陶瓷材料。这种陶瓷材料,和我们日常生活中餐具、工艺品的陶瓷可大不相同。它既具有陶瓷耐热性好、使用寿命长的优点,也有陶瓷韧性差等不足,为了扬长避短,仅加入的其它材料就有20多种,可以说,是响当当的高性能复合材料。

      20多种原材料各占多大分量,既要用材料学知识作指导,更要靠大量的试验来验证。杨自春和同事们制定了9种陶瓷材料系列的100多个方案。材料从送进炉膛预热到烧制成品要一个星期,这7天他们要吃住在试验室,进行持续观察记录。成品出炉后还要应用现代化的测试仪器对成品的各项物理化学性能指标逐一进行测试、分析、计算,尔后对材料配方进行修改完善。如此循环往复,前后历时一年多,新型陶瓷材料的配方才得以确定下来。

      单一的耐火性能解决起来,也许还算不上最难。接着,另一个难题摆在了杨自春面前,那就是提高材料的隔热性能。作为锅炉用的耐火材料,还要隔热性能优良。耐火砖厚不过10厘米左右,迎火面的温度接近2000℃,背火面却要低于300℃,否则锅炉的钢铁外壳就可能发软变形。

      陶瓷材料耐热性能好,传热性能也好。让它既耐火又隔热,真是难上加难。杨自春向着这个科技堡垒发起了冲击。空气是热的不良导体,采取在材料中做微孔的办法实现隔热。然而,这个孔做多大,怎么做,其中的学问很大。传统观念认为,孔越大、气孔密度越大隔热效果越好。杨自春在工程试验对比中,发现一个有悖于传统观念的新现象:同样的材料,一定范围内气孔直径小的比直径大的隔热效果好。

      这是一种偶然现象,还是自己观察失误?杨自春和同事们围绕这一现象,开展了大量的试验研究。事实一再证明杨自春的发现是正确的,他的学术论文发表后受到国内外材料学专家的高度关注。通过进一步研究,杨自春首次应用梯度功能材料新理论,创造了新型陶瓷耐火材料纳米级微孔新技术、新工艺。随后,他又实现了新型材料的表面闭孔处理新技术。

      杨自春研制出的新型耐火隔热陶瓷砖,获得了一项国家发明专利、两项国家实用新型专利,捧回了军队科技进步一等奖、第14届全国科技发明博览会银奖,填补了国内舰用锅炉特种高档耐火隔热材料的空白。

      对自己获得的奖项,杨教授一语带过,他讲的最多的还是舰用锅炉炉膛复杂恶劣的工作环境:不仅有大火烧、油烟熏的氧化侵蚀,还有火炮射击、导弹发射和大风浪航行的强烈冲击和振动,以及频繁点火熄灭,上千度温差剧烈变化的考验等等。科学研究没有止境。为了研制出可靠性更高的耐火材料和隔热性能更加优良的隔热材料,杨自春和他的团队正扬帆远航。

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