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第六十三章 艰难的材料研究（第1页）

318艰难的材料研究

张冲志先研究的是圆球外侧的金属，将金属片先放在x射线机下，进行进x射线谱探查分析，这是利用了物质本身对x射线吸收特征的物理量。

物质的原子序数大，对x射线的吸收能力强，原子序数小则吸收弱；

同时对一定的吸收体，x射线的波长越短，穿透能力越强，物体的吸收系数越低。

再利用衍射线的相互平涉，利用消光性，使用如布拉格定律的埃瓦尔德球图解法，就可以将物质内的结构和物质组成分析出来。

又利用透射电镜，用磁场电子波电子聚集成像的电磁透镜，对物质进行形貌分析和电子衍射分析。

采用的高分辨率透射电子显微镜，将金属材料原子级别显微组织结构的相位衬度显示出来，形成原子串成像。

最后再采用扫描电镜，以类似电视摄影显像的方式，利用细聚焦电子束在样品表面扫射，会激发出来各种物理信号，将这些信号调制成像放大显示出来。

通过这三步，张冲志确定了这种材料主要是钛铝合金，这里面还有钨、铼、碳、铬、钼、铌等稀土类元素，共有二十二种金属元素。

这种材料有几大特点。

一是原子排列非常合理，原子键之间作用力得到加强。

二是它的吸热能力只有散热能力的二分之一，可以将吸收的热量快速向全球传导并散发出去。

三是原子间除了原子键还有许多共价键起作用，不仅增加了抗热性，还增加了强度。

四是在受热时或强烈撞击时，在表面形成一层稳定的保护膜，这种膜具有量子排斥性，可以稳定地反射和隔绝热量。

这种材料的抗热性竟能达到摄氏5300度的高温而保持性能稳定，强度是普通钢的作六十四倍。

但是在5700c时会迅速熔化，并且气化20，因为在5700c条件下，这22种元素都会气化。

这就有点危险性，因为这会产生一定爆炸。

张冲志估计它的抗高温、高强度能力主要来自于那层保护膜，这是他在进行了多次研究，借于黑星的超强放大观测才发现的，这层膜只有几微米厚，很容易忽略。

材料组成分析出来了，各种性能参数也有，可是如何能生产出来？

仅根据组成成分分析，这种材料的成本比现在用的飞机材料成本还低，大约低四分之一。

张冲志用钳锅法，将材料配齐进行烧结，完成后，却发现强度只有航空用钛合金的三分之二，抗热性却达到钛合金的水平，但是与圆球相比差了十万八千里，根本就没有那层量子膜。

张冲志进行了数学建模，发挥了自己强大的大脑和数学建模能力，将22种成分、加工环境、方法、量子影响等数据综合进去，不停地修改模拟。

用了一整天的时间才完成一个可以计算的数学模型，用黑星算了半个小时，发现中间有算不通的地方。

张冲志又重新对这些地方进行优化，又用去半个小时，这次黑星用了十分钟算通了，张冲志估计用鸿盛超算不知道算几年。

但是出现的结果让张冲志差点跳起来，共有一千多万种方法，这是多么大的实验量和实验成本，想想就是个天文单位。

无奈又揪着头发进行修改，化学计算法、物理计算法、偏微分方程、数学分析等等，多亏他是个数学全才，物理、化学、材料等方面都有很深的造诣，这才撑过去。

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