Láìpẹ́ yìí, mo jẹun alẹ́ pẹ̀lú ọmọ kíláàsì mi àtijọ́ kan tó ń ṣiṣẹ́ ní ilé-ẹ̀kọ́ ìwádìí ohun èlò afẹ́fẹ́. A sọ̀rọ̀ nípa àwọn iṣẹ́ tuntun tí wọ́n ṣe, ó sì sọ fún mi lọ́nà àdììtú pé, “Ṣé o mọ àwọn ohun èlò tuntun tí a nífẹ̀ẹ́ sí jùlọ ní báyìí? O lè má gbàgbọ́ - ìyẹn ni lulú tí ó dà bí iyanrìn aláwọ̀ ewé.” Nígbà tí ó rí ìrísí mi tí ó dàrú, ó rẹ́rìn-ín músẹ́, ó sì fi kún un pé, “Ẹ̀rọ kékeré sílíkónì kábídì aláwọ̀ ewé, ṣé o ti gbọ́ nípa rẹ̀? Àwọn nǹkan yìí lè fa ìyípadà kékeré kan ní pápá afẹ́fẹ́.” Láti sọ òótọ́, mo ṣiyèméjì ní àkọ́kọ́: báwo ni ohun èlò ìfọ́ tí a sábà máa ń lò nínú àwọn kẹ̀kẹ́ ìlọ àti gígé àwọn díìsì ṣe lè ní í ṣe pẹ̀lú iṣẹ́ afẹ́fẹ́ tó gbajúmọ̀? Ṣùgbọ́n bí ó ṣe ṣàlàyé síwájú sí i, mo rí i pé ohun púpọ̀ wà nínú rẹ̀ ju bí mo ṣe rò lọ. Lónìí, ẹ jẹ́ ká sọ̀rọ̀ nípa kókó yìí.
I. Mímọ “Ohun Èlò Ìlérí” Yìí
Carbide silikoni alawọ ewe jẹ́ irú carbide silikoni (SiC). Ní ìfiwéra pẹ̀lú carbide silikoni dudu tí a sábà máa ń lò, ó ní ìwẹ̀nùmọ́ gíga àti àwọn àìmọ́ díẹ̀, èyí ló mú kí àwọ̀ ewéko aláwọ̀ ewé àrà ọ̀tọ̀ rẹ̀. Ní ti ìdí tí ó fi jẹ́ “epo kékeré,” ó tọ́ka sí ìwọ̀n pàǹtí rẹ̀ kékeré, tí ó sábà máa ń wà láàárín àwọn micrometer díẹ̀ àti mẹ́wàá micrometers – nǹkan bí ìdá kan sí ìdajì ìwọ̀n iwọ̀n irun ènìyàn. “Má ṣe jẹ́ kí lílò rẹ̀ lọ́wọ́lọ́wọ́ nínú iṣẹ́ abrasion tàn ọ́ jẹ,” ẹlẹgbẹ́ mi sọ, “ó ní àwọn ànímọ́ tó dára gan-an: líle gíga, resistance otutu gíga, ìdúróṣinṣin kẹ́míkà, àti ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ooru tí kò pọ̀. Àwọn ànímọ́ wọ̀nyí ni a ṣe fún pápá afẹ́fẹ́.”
Lẹ́yìn náà, mo ṣe ìwádìí díẹ̀, mo sì rí i pé òótọ́ ni èyí. Líle tí ó ní silicon carbide aláwọ̀ ewé jẹ́ èkejì sí diamond àti cubic boron nitride; nínú afẹ́fẹ́, ó lè fara da ooru gíga tó tó 1600°C láìsí oxidizing; àti pé ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ooru rẹ̀ jẹ́ ìdá mẹ́rin sí ìdá mẹ́ta ti àwọn irin tí a sábà máa ń lò. Àwọn nọ́mbà wọ̀nyí lè dàbí èyí tí ó gbẹ díẹ̀, ṣùgbọ́n ní pápá afẹ́fẹ́, níbi tí àwọn ohun èlò tí a nílò láti ṣe ohun èlò ti le gan-an, gbogbo paramita lè mú ìníyelórí ńlá wá.
II. Idinku iwuwo: Iwapa ayeraye ti ọkọ oju omi ofurufu
“Fún ètò ìrìn àjò afẹ́fẹ́, ìdínkù ìwọ̀n ara ni kọ́kọ́rọ́ nígbà gbogbo,”ọkọ ofurufuOnímọ̀ ẹ̀rọ sọ fún mi. “Gbogbo kìlógíráàmù ìwọ̀n tí a fipamọ́ lè fi epo pamọ́ tàbí kí ó mú kí ẹrù iṣẹ́ pọ̀ sí i.” Àwọn ohun èlò irin ìbílẹ̀ ti dé ààlà wọn ní ti ìdínkù ìwọ̀n, nítorí náà àfiyèsí gbogbo ènìyàn ti yíjú sí àwọn ohun èlò seramiki nípa ti ara wọn. Àwọn àkójọpọ̀ seramiki onírin aláwọ̀ ewé tí a fi okun mú jẹ́ ọ̀kan lára àwọn tí ó ní ìrètí jùlọ. Àwọn ohun èlò wọ̀nyí sábà máa ń ní ìwọ̀n 3.0-3.2 giramu fún kìlógíráàmù onígun kọ̀ọ̀kan, èyí tí ó fúyẹ́ ju irin lọ (7.8 giramu fún kìlógíráàmù onígun kọ̀ọ̀kan) ó sì tún ní àǹfààní tí ó ṣe kedere ju àwọn alloy titanium lọ (4.5 giramu fún kìlógíráàmù onígun mẹ́rin). Ní pàtàkì, ó ń pa agbára tó pọ̀ mọ́ nígbà tí ó ń dín ìwọ̀n kù.
“A n ṣe ìwádìí nípa lílo àwọn àkójọpọ̀ carbide silicon aláwọ̀ ewé fún àwọn ẹ̀rọ,” ni olùṣètò ẹ̀rọ afẹ́fẹ́ kan fi hàn. “Tí a bá lo àwọn ohun èlò ìbílẹ̀, èròjà yìí yóò wúwo tó 200 kìlógíráàmù, ṣùgbọ́n pẹ̀lú ohun èlò tuntun náà, a lè dín in kù sí nǹkan bí 130 kìlógíráàmù. Fún gbogbo ẹ̀rọ náà, ìdínkù kìlógíráàmù 70 yìí ṣe pàtàkì.” Ó tún dára jù bẹ́ẹ̀ lọ, ipa ìdínkù ìwọ̀n náà ń lọ sókè. Àwọn èròjà ìṣètò tí ó fẹ́ẹ́rẹ́fẹ́ ń gba ààyè fún ìdínkù ìwọ̀n tí ó báramu nínú àwọn ohun èlò tí ó ń ṣètìlẹ́yìn, bí ipa domino. Àwọn ìwádìí ti fihàn pé nínú ọkọ̀ òfurufú, ìdínkù kìlógíráàmù 1 nínú ìwọ̀n ohun èlò ìṣètò lè yọrí sí ìdínkù kìlógíráàmù 5-10 nínú ìwọ̀n ìpele ètò.
III. Àìfaradà Òtútù Gíga: “Amúdúró” nínú Ẹ̀rọ
Iwọn otutu iṣiṣẹ ti awọn ẹrọ aero n pọ si nigbagbogbo; awọn ẹrọ turbofan ti o ni ilọsiwaju bayi ni iwọn otutu titẹsi turbine ti o ju 1700°C lọ. Ni iwọn otutu yii, paapaa ọpọlọpọ awọn alloy ti o ni iwọn otutu giga bẹrẹ si kuna. “Awọn ẹya apakan gbona ti ẹrọ naa n tẹ opin iṣẹ ohun elo lọwọlọwọ,” ẹlẹgbẹ mi lati ile-ẹkọ iwadii sọ. “A nilo awọn ohun elo ni kiakia ti o le ṣiṣẹ ni iduroṣinṣin ni awọn iwọn otutu ti o ga julọ.” Awọn akojọpọ silikoni carbide alawọ ewe le ṣe ipa pataki ni agbegbe yii. Carbide silikoni mimọ le koju awọn iwọn otutu ti o ju 2500°C lọ ni ayika ti ko ni ina, botilẹjẹpe ninu afẹfẹ, oxidation dinku lilo rẹ si ni ayika 1600°C. Sibẹsibẹ, eyi tun ga 300-400°C ju ọpọlọpọ awọn alloy ti o ni iwọn otutu giga lọ.
Èyí tó ṣe pàtàkì jùlọ ni pé ó máa ń mú agbára gíga wà ní ìwọ̀n otútù gíga. “Àwọn ohun èlò irin ‘ń rọ̀’ ní ìwọ̀n otútù gíga, wọ́n sì máa ń yọ́ gidigidi,” ni onímọ̀ ẹ̀rọ ìdánwò ohun èlò kan ṣàlàyé. “Ṣùgbọ́n àwọn àdàpọ̀ silicon carbide lè pa agbára ìgbóná yàrá wọn mọ́ ju 70% lọ ní 1200°C, èyí tó ṣòro fún àwọn ohun èlò irin láti ṣe.” Lọ́wọ́lọ́wọ́, àwọn ilé ìwádìí kan ń gbìyànjú láti lòsilikoni carbide alawọ eweàwọn àdàpọ̀ láti ṣe àwọn ohun èlò tí kò ní yípo bíi àwọn van ìtọ́sọ́nà nozzle àti àwọn liners combustion chamber. Tí a bá ṣe àwọn ohun èlò wọ̀nyí ní àṣeyọrí, a retí pé kí ìfúnpọ̀ àti iṣẹ́ ẹ̀rọ náà sunwọ̀n síi. IV. Ìṣàkóso Ooru: Ṣíṣe Ooru “Tọ́ràn”
Àwọn ọkọ̀ afẹ́fẹ́ ojú ọ̀run ń dojúkọ àyíká ooru líle ní ààyè: ẹ̀gbẹ́ tí ó dojúkọ oòrùn lè ju 100°C lọ, nígbà tí ẹ̀gbẹ́ tí ó ní òjìji lè sọ̀kalẹ̀ sí ìsàlẹ̀ -100°C. Ìyàtọ̀ ooru ńlá yìí jẹ́ ìpèníjà líle koko sí àwọn ohun èlò àti ohun èlò. Carbide silicon aláwọ̀ ewé ní ànímọ́ tí ó dára gan-an—ìlànà ooru tí ó tayọ. Ìlànà ooru rẹ̀ jẹ́ ìlọ́po 1.5-3 ti àwọn irin tí ó wọ́pọ̀ àti ìlọ́po 10 ti àwọn ohun èlò seramiki lásán. Èyí túmọ̀ sí pé ó lè gbé ooru láti àwọn agbègbè gbígbóná sí àwọn agbègbè tútù kíákíá, kí ó dín ìgbóná tí ó wà ní àgbègbè kù. “A ń ronú nípa lílo àwọn àkópọ̀ carbide silicon aláwọ̀ ewé nínú àwọn ètò ìṣàkóso ooru ti àwọn satẹlaiti,” ni olùṣètò afẹ́fẹ́ ọkọ̀ òfurufú kan wí, “fún àpẹẹrẹ, gẹ́gẹ́ bí ìbòrí àwọn páìpù ooru tàbí gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò ìdarí ooru, láti jẹ́ kí ìwọ̀n otútù gbogbo ètò náà dọ́gba.”
Ní àfikún, ìwọ̀n ìfàsẹ́yìn ooru rẹ̀ kéré gan-an, ó fẹ́rẹ̀ẹ́ tó 4×10⁻⁶/℃, èyí tí ó jẹ́ nǹkan bí ìdá márùn-ún ti alloy aluminiomu. Ìwọ̀n rẹ̀ kò yípadà pẹ̀lú àwọn ìyípadà otutu, ànímọ́ kan tí ó ṣe pàtàkì ní pàtàkì nínú àwọn ètò opitika afẹ́fẹ́ àti àwọn ètò eriali tí ó nílò ìtòlẹ́sẹẹsẹ pípéye. “Fojú inú wo,” olùṣètò náà fúnni ní àpẹẹrẹ kan, “antéénà ńlá kan tí ń ṣiṣẹ́ ní ìyípo, pẹ̀lú ìyàtọ̀ iwọn otutu ti ọgọ́rọ̀ọ̀rún iwọn Celsius láàárín àwọn ẹ̀gbẹ́ tí ó kọjú sí oòrùn àti àwọn ẹ̀gbẹ́ tí ó ní àwọ̀. Tí a bá lo àwọn ohun èlò ìbílẹ̀, ìfàsẹ́yìn ooru àti ìfàsẹ́yìn lè fa ìyípadà ìṣètò, tí ó ní ipa lórí ìṣedéédé ìtọ́kasí. Tí a bá lo àwọn ohun èlò àkójọpọ̀ silicon carbide aláwọ̀ ewé tí ó ní ìfàsẹ́yìn kékeré, a lè dín ìṣòro yìí kù gidigidi.”
V. Ìpamọ́ àti Ààbò: Ju “Ṣíṣe àṣeyọrí” lọ
Àwọn ọkọ̀ afẹ́fẹ́ òde òní ní àwọn ìbéèrè gíga lórí iṣẹ́ ìfarapamọ́. A ń ṣe àṣeyọrí ìfarapamọ́ radar nípasẹ̀ àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ àti àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ radar, àti carbide silicon aláwọ̀ ewé tún ní agbára ìṣàkóso ní agbègbè yìí. “Carbide silicon mímọ́ jẹ́ semiconductor, a sì lè ṣàtúnṣe àwọn ànímọ́ iná mànàmáná rẹ̀ nípasẹ̀ doping,” ni ògbógi ohun èlò ìṣiṣẹ́ kan ṣe àgbékalẹ̀. “A lè ṣe àwọn ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ silicon carbide pẹ̀lú ìdènà pàtó láti fa àwọn ìgbì radar láàrín ìwọ̀n ìgbì kan.” Bó tilẹ̀ jẹ́ pé apá yìí ṣì wà ní ìpele ìwádìí, àwọn ilé ìwádìí kan ti ṣe àwọn àpẹẹrẹ ohun èlò ìfọwọ́sowọ́pọ̀ silicon carbide pẹ̀lú iṣẹ́ ìfagbára radar tó dára nínú X-band (8-12 GHz).
Ní àwọn òfin ààbò ààyè, àǹfààní líle tisilikoni carbide alawọ eweÓ tún hàn gbangba. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ micrometeoroids àti èérún àlàfo ló wà nínú ààyè. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìwọ̀n ọ̀kọ̀ọ̀kan wọn kéré gan-an, iyàrá wọn ga gan-an (tó tó mẹ́wàá kìlómítà fún ìṣẹ́jú-àáyá kan), èyí tó ń yọrí sí agbára ìkọlù gíga. “Àwọn àyẹ̀wò wa fihàn pé àwọn ohun èlò ìdàpọ̀ silicon carbide aláwọ̀ ewé ní ìlọ́po mẹ́ta sí márùn-ún ìdènà sí ipa pàǹtíkì oníyàrá gíga ní ìlọ́po mẹ́ta sí márùn-ún ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn alloy aluminiomu tí wọ́n ní ìwọ̀n kan náà,” ni olùwádìí ààbò ààyè kan sọ. “Tí a bá lò ó nínú àwọn fẹ́lẹ́ ààbò ti àwọn ibùdó ààyè tàbí àwọn ohun èlò ìwádìí ààyè jíjìn ní ọjọ́ iwájú, ó lè mú ààbò sunwọ̀n sí i.”
Ìtàn ìdàgbàsókè ọkọ̀ òfurufú, ní ọ̀nà kan, jẹ́ ìtàn ìlọsíwájú ohun èlò. Láti igi àti kanfááfù sí àwọn irin aluminiomu, àti sí àwọn irin titanium àti àwọn ohun èlò oníṣọ̀kan, gbogbo ìṣẹ̀dá ohun èlò ti fa ìlọsíwájú nínú iṣẹ́ ọkọ̀ òfurufú. Bóyá lulú silikoni aláwọ̀ ewé àti àwọn ohun èlò oníṣọ̀kan rẹ̀ yóò jẹ́ ọ̀kan lára àwọn agbára ìwakọ̀ pàtàkì fún ìlọsíwájú tó ń bọ̀. Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ohun èlò tí wọ́n ń ṣe ìwádìí pẹ̀lú ìtara ní àwọn yàrá ìwádìí àti tí wọ́n ń gbìyànjú láti tayọ̀tayọ̀ ní àwọn ilé iṣẹ́ lè máa yí ọjọ́ iwájú ojú ọ̀run padà láìsí ìṣòro. Àti irin silicon aláwọ̀ ewé, ohun èlò tí ó dàbí ohun lásán yìí, lè jẹ́ “iṣẹ́ ìyanu” ní ọwọ́ wọn, tí ó ń ran aráyé lọ́wọ́ láti fò sókè, jìnnà sí i, àti ní ààbò.