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耐火度達1500℃以上的材料就屬超高溫耐火材料,其耐火度每升高50℃都是一道難以逾越的技術難題。為研制出高性能的耐火磚,楊自春查閱文獻資料,遍訪國內(nèi)知名的耐火材料研究院所和廠家,經(jīng)過充分調(diào)研和科學論證,選定了新型陶瓷材料。這種陶瓷材料,和我們?nèi)粘I钪胁途?、工藝品的陶瓷可大不相同。它既具有陶瓷耐熱性好、使用壽命長的優(yōu)點,也有陶瓷韌性差等不足,為了揚長避短,僅加入的其它材料就有20多種,可以說,是響當當?shù)母咝阅軓秃喜牧稀?/span>
20多種原材料各占多大分量,既要用材料學知識作指導,更要靠大量的試驗來驗證。楊自春和同事們制定了9種陶瓷材料系列的100多個方案。材料從送進爐膛預熱到燒制成品要一個星期,這7天他們要吃住在試驗室,進行持續(xù)觀察記錄。成品出爐后還要應用現(xiàn)代化的測試儀器對成品的各項物理化學性能指標逐一進行測試、分析、計算,爾后對材料配方進行修改完善。如此循環(huán)往復,前后歷時一年多,新型陶瓷材料的配方才得以確定下來。
單一的耐火性能解決起來,也許還算不上難。接著,另一個難題擺在了楊自春面前,那就是提高材料的隔熱性能。作為鍋爐用的耐火材料,還要隔熱性能優(yōu)良。耐火磚厚不過10厘米左右,迎火面的溫度接近2000℃,背火面卻要低于300℃,否則鍋爐的鋼鐵外殼就可能發(fā)軟變形。
陶瓷材料耐熱性能好,傳熱性能也好。讓它既耐火又隔熱,真是難上加難。楊自春向著這個科技堡壘發(fā)起了沖擊。空氣是熱的不良導體,采取在材料中做微孔的辦法實現(xiàn)隔熱。然而,這個孔做多大,怎么做,其中的學問很大。傳統(tǒng)觀念認為,孔越大、氣孔密度越大隔熱效果越好。楊自春在工程試驗對比中,發(fā)現(xiàn)一個有悖于傳統(tǒng)觀念的新現(xiàn)象:同樣的材料,一定范圍內(nèi)氣孔直徑小的比直徑大的隔熱效果好。
這是一種偶然現(xiàn)象,還是自己觀察失誤?楊自春和同事們圍繞這一現(xiàn)象,開展了大量的試驗研究。事實一再證明楊自春的發(fā)現(xiàn)是正確的,他的學術論文發(fā)表后受到國內(nèi)外材料學專家的高度關注。通過進一步研究,楊自春首次應用梯度功能材料新理論,創(chuàng)造了新型陶瓷耐火材料納米級微孔新技術、新工藝。隨后,他又實現(xiàn)了新型材料的表面閉孔處理新技術。
楊自春研制出的新型氧化鋯磚,獲得了一項國家發(fā)明zhuanli、兩項國家實用新型zhuanli,捧回了軍隊科技進步一等獎、第14屆全國科技發(fā)明博覽會銀獎,填補了國內(nèi)艦用鍋爐特種高檔耐火隔熱材料的空白。
對自己獲得的獎項,楊教授一語帶過,他講的更多的還是艦用鍋爐爐膛復雜惡劣的工作環(huán)境:不僅有大火燒、油煙熏的氧化侵蝕,還有火炮射擊、導彈發(fā)射和大風浪航行的強烈沖擊和振動,以及頻繁點火熄滅,上千度溫差劇烈變化的考驗等等。科學研究沒有止境。為了研制出可靠性更高的氧化鋯纖維耐火材料和隔熱性能更加優(yōu)良的隔熱材料,楊自春和他的團隊正揚帆遠航。