Gister het Zhang van die laboratorium weer by my gekla dat die skuurmonstertoetsdata altyd teenstrydig was. Ek het hom op die skouer geklop en gesê: “Broer, as materiaalwetenskaplikes kan ons nie net na datablaaie kyk nie; ons moet ons hande vuilmaak en die eienskappe van hierdie wit gesmelte alumina-mikropoeiers verstaan.” Dit is waar; net soos 'n ervare sjef die regte temperatuur vir kook ken, moet ons toetsers eers hierdie oënskynlik gewone wit poeiers “vriende maak”.
Wit gesmelte alumina-mikropoeier is in die bedryf bekend as 'n kristallyne vorm vanaluminiumoksied, met 'n Mohs-hardheid van 9, tweede slegs na diamant. Maar jy sou verkeerd wees om dit as net nog 'n harde materiaal te behandel. Verlede maand het ons drie bondels monsters van verskillende vervaardigers ontvang. Hulle het almal soos sneeuwit poeier gelyk, maar onder 'n elektronmikroskoop het hulle elkeen hul eie eienskappe gehad - sommige deeltjies het skerp kante soos gebreekte glasskerwe gehad, terwyl ander so glad soos fyn strandsand was. Dit lei tot die eerste probleem: hardheidstoetsing is nie 'n eenvoudige syferspel nie.
Ons gebruik gewoonlik 'n mikrohardheidstoetser, waar jy die indrukteller afdruk en die data kom uit. Maar daar is nuanses: as die laaispoed te vinnig is, kan bros deeltjies skielik kraak; as die lading te lig is, sal jy nie die ware hardheid meet nie. Eenkeer het ek doelbewus dieselfde monster teen twee verskillende tempo's getoets, en die resultate het met 'n volle 0.8 Mohs-hardheidseenhede verskil. Dis soos om 'n waatlemoen met jou kneukels te tik; te veel krag en jy kraak dit, te min en jy kan nie sien of dit ryp is nie. So nou, voor die toetsing, moet ons die monsters vir 24 uur in 'n konstante temperatuur- en humiditeitsomgewing "kondisioneer" om hulle toe te laat om aan te pas by die laboratorium se "temperament".
Wat slytasieweerstandstoetsing betref, is dit selfs meer van 'n vaardigheid. Die konvensionele metode is om 'n standaard rubberwiel te gebruik om die monster onder 'n vaste druk te vryf en die slytasie te meet. Maar in die praktyk het ek gevind dat elke 10% toename in omgewingsvogtigheid 'n skommeling van meer as 5% in die slytasiekoers kan veroorsaak. Verlede jaar gedurende die reënseisoen het 'n stel eksperimente wat vyf keer herhaal is, wild verspreide data getoon, en ons het uiteindelik ontdek dat dit was omdat die lugversorger se ontvogtiging nie behoorlik gewerk het nie. My toesighouer het iets gesê wat ek nog steeds onthou: "Die weer buite die laboratoriumvenster is ook deel van die eksperimentele parameters."
Nog interessanter is die invloed van deeltjievorm. Daardie skerphoekige mikrodeeltjies slyt vinniger af onder lae belastings – soos 'n skerp maar bros mes wat maklik afskilfer wanneer harde materiale gesny word. Sferiese deeltjies, spesiaal gevorm deur 'n spesifieke proses, vertoon verstommende stabiliteit onder langtermyn sikliese belasting. Dit herinner my aan die klippies op die rivierbedding naby my tuisdorp; jare se vloederosie het hulle net sterker gemaak. Soms is absolute hardheid geen pasmaat vir gepaste taaiheid nie.
Daar is nog 'n maklik oor die hoof gesiene punt in die toetsproses: deeltjiegrootteverspreiding. Almal fokus op die gemiddelde deeltjiegrootte, maar wat werklik slytasieweerstand beïnvloed, is dikwels daardie 10% van ultrafyn en growwe deeltjies. Hulle is soos die "spesiale lede" van 'n span; te min en hulle het geen effek nie, te veel en hulle ontwrig die algehele prestasie. Eenkeer, nadat ons 5% van die ultrafyn poeier uitgesif het, het die slytasieweerstand van die hele bondel materiaal met 30% verbeter. Hierdie ontdekking het my lof van Old Wang vir 'n halwe maand by die spanvergadering besorg.
Nou, na elke toets, het ek 'n gewoonte ontwikkel om die weggegooide monsters te versamel. Die wit poeiers van verskillende bondels het eintlik effens verskillende glans onder die lig; sommige is blouerig, sommige gelerig. Die ervare tegnici sê dit is 'n manifestasie van verskille in kristalstruktuur, en hierdie verskille word dikwels slegs as 'n klein voetnoot op die instrument se datablad aangedui. Diegene wat met hul hande werk, weet dat materiale 'n eie lewe het; hulle vertel hul stories deur subtiele veranderinge.
Uiteindelik, toetsingwit korund mikropoeieris soos om 'n persoon te leer ken. Die syfers op die CV (hardheid, deeltjiegrootte, suiwerheid) is slegs basiese inligting; om dit werklik te verstaan, moet jy die werkverrigting daarvan onder verskillende druk (lasveranderinge), in verskillende omgewings (temperatuur- en humiditeitsveranderinge) en na langdurige gebruik (moegheidstoetsing) sien. Die miljoen-dollar slytasietoetsmasjien in die laboratorium is baie presies, maar die finale oordeel berus steeds op die ervaring van 'n aanraking en 'n kykie – net soos 'n ou masjinis wat kan sien wat fout is met 'n masjien deur net na die geluid te luister.
Volgende keer as jy 'n eenvoudige "Hardheid 9, Uitstekende Slytvastheid" op 'n toetsverslag sien, wil jy dalk vra: onder watter omstandighede, in wie se hande, en na hoeveel mislukkings is hierdie "uitstekende" resultaat behaal? Daardie stil wit poeiers praat immers nie, maar elke krap wat hulle agterlaat, is die eerlikste taal.