Ann an raon saothrachadh mionaideach, is e am beachd ceàrr cumanta gu bheil "dùmhlachd nas àirde = cruas nas làidire = cruinneas nas àirde". Tha bunait clach-ghràin, le dùmhlachd de 2.6-2.8g/cm³ (7.86g/cm³ airson iarann tilgte), air cruinneas a choileanadh a tha nas fheàrr na micrometers no eadhon nanometers. Air cùl an iongantas "neo-thuigseach" seo tha co-obrachadh domhainn mèinnearachd, meacanaig agus dòighean giullachd. Tha an ath rud a’ dèanamh anailis air na prionnsapalan saidheansail aige bho cheithir prìomh thomhasan.
1. Dlùthsachd ≠ Doilleireachd: Prìomh dhreuchd structar stuthan
Structar criostail "cìr-mheala nàdarrach" clach-ghràin
Tha clach-ghràin air a dhèanamh suas de chriostalan mèinnearach leithid grian-chlach (SiO₂) agus feldspar (KAlSi₃O₈), a tha ceangailte gu dlùth ri chèile le ceanglaichean ianach/covalent, a’ cruthachadh structar coltach ri cìr-mheala. Tha an structar seo a’ toirt dha feartan sònraichte:
Tha an neart teannachaidh co-chosmhail ri neart iarainn leaghte: a’ ruighinn 100-200 mpa (100-250 mpa airson iarann leaghte liath), ach tha am modulus leaghte nas ìsle (70-100 gpa an aghaidh 160-200 gpa airson iarann leaghte), a tha a’ ciallachadh gu bheil e nas dualtaiche deformachadh plastaig fhaighinn fo fheachd.
Sgaoileadh nàdarrach cuideam a-staigh: Tha clach-ghràin air a bhith a’ fàs nas sine thar ceudan de mhilleanan de bhliadhnaichean de phròiseasan geòlais, agus tha an cuideam fuigheallach a-staigh a’ tighinn faisg air neoni. Nuair a thèid iarann tilgte a fhuarachadh (le ìre fuarachaidh > 50 ℃ / s), thèid cuideam a-staigh cho àrd ri 50-100 mpa a chruthachadh, a dh’ fheumar a thoirt air falbh le annealing fuadain. Mura h-eil an làimhseachadh mionaideach, tha e buailteach do dheformachadh rè cleachdadh fad-ùine.
2. Structar meatailt "iomadh-locht" iarainn-tilgte
Is e aloidh iarann-charboin a th’ ann an iarann teilgte, agus tha lochdan ann leithid grafait flake, pores agus porosity crìonadh a-staigh.
Maitrís bloighdean grafait: Tha grafait sgoltach co-ionann ri “microcracks” a-staigh, agus mar thoradh air sin tha lùghdachadh 30%-50% ann an raon giùlain luchdan iarainn leaghte. Ged a tha an neart teannachaidh àrd, tha an neart lùbadh ìosal (dìreach 1/5-1/10 den neart teannachaidh), agus tha e buailteach do sgàineadh air sgàth dùmhlachd cuideam ionadail.
Dùmhlachd àrd ach sgaoileadh mais neo-chothromach: Tha 2% gu 4% de charbon ann an iarann tilgte. Rè tilgeadh, faodaidh sgaradh eileamaidean carboin atharrachaidhean dùmhlachd de ± 3% adhbhrachadh, agus tha cunbhalachd sgaoileadh mèinnearach aig clach-ghràin de chòrr air 95%, a’ dèanamh cinnteach à seasmhachd structarail.
San dàrna àite, buannachd mionaideachd dùmhlachd ìosal: casg dùbailte teas is crith
Am "buannachd nàdarrach" a tha an lùib smachd deformachaidh teirmeach
Tha an co-èifeachd leudachaidh teirmeach ag atharrachadh gu mòr: tha clach-ghràin 0.6-5 × 10⁻⁶/℃, agus iarann tilgte 10-12 × 10⁻⁶/℃. Gabh am bonn 10-meatair mar eisimpleir. Nuair a dh’ atharraicheas an teòthachd le 10℃:
Leudachadh agus crìonadh clach-ghràin: 0.06-0.5mm
Leudachadh agus crìonadh iarainn-teilgte: 1-1.2mm
Tha an diofar seo a’ ciallachadh gu bheil clach-ghràin cha mhòr “gun deformachadh” ann an àrainneachd le teòthachd mionaideach (leithid ±0.5℃ ann am bùth-obrach leth-chonnsachaidh), agus feumaidh iarann tilgte siostam dìolaidh teirmeach a bharrachd.
Diofar ann an giùlan teirmeach: Tha giùlan teirmeach clach-ghràin 2-3W/(m · K), nach eil ach 1/20-1/30 de ghiùlan teirmeach iarainn leaghte (50-80W/(m · K)). Ann an suidheachaidhean teasachaidh uidheamachd (leithid nuair a ruigeas teòthachd a’ motair 60℃), tha caisead teòthachd uachdar clach-ghràin nas lugha na 0.5℃/m, agus faodaidh caisead teòthachd uachdar iarainn leaghte ruighinn 5-8℃/m, agus mar thoradh air sin bidh leudachadh ionadail neo-chothromach ann agus a’ toirt buaidh air dìreachas an rèile-iùil.
2. Buaidh "mùchadh nàdarrach" casg crith
Dòigh-obrach sgaoilidh lùtha crìoch gràin a-staigh: Faodaidh na meanbh-bhrisidhean agus sleamhnachadh crìoch gràin eadar criostalan clach-ghràin lùth crith a sgaoileadh gu luath, le co-mheas maothachaidh de 0.3-0.5 (fhad ‘s a tha e dìreach 0.05-0.1 airson iarann tilgte). Tha an deuchainn a’ sealltainn aig crith de 100Hz:
Bheir e 0.1 diogan airson meud-sgèile na clach-ghràin crìonadh gu 10%
Bheir iarann tilgte 0.8 diogan
Leigidh an diofar seo le clach-ghràin seasmhachd a dhèanamh sa bhad ann an uidheamachd gluasadach aig astar luath (leithid sganadh 2m/s ceann a’ chòmhdaich), a’ seachnadh lochd “comharran crith”.
Buaidh eile mais neo-sheasmhach: Tha dùmhlachd ìosal a’ ciallachadh gu bheil am mais nas lugha san aon tomhas-lìonaidh, agus gu bheil an fheachd neo-sheasmhach (F=ma) agus an gluasad (p=mv) den phàirt ghluasadach nas ìsle. Mar eisimpleir, nuair a thèid frèam gantry clach-ghràin 10-meatair a dh’fhaid (le cuideam 12 tunna) a luathachadh gu 1.5G an taca ri frèam iarainn-teilgte (20 tunna), tha an riatanas feachd dràibhidh air a lùghdachadh 40%, tha a’ bhuaidh tòiseachaidh-stad air a lùghdachadh, agus tha cruinneas an t-suidheachaidh air a leasachadh tuilleadh.
III. Adhartas ann an teicneòlas giullachd mionaideachd “neo-eisimeileach bho dùmhlachd”
1. Comas atharrachadh gu giullachd fìor-chruinn
Smachd “ìre criostail” air bleith is snasadh: Ged a tha cruas clach-ghràin (6-7 air sgèile Mohs) nas àirde na cruas iarainn leaghte (4-5 air sgèile Mohs), tha an structar mèinnearach aige èideadh agus faodar a thoirt air falbh gu atamach tro sgrìobadh daoimean + snasadh magnetorheological (tiugh snasadh singilte < 10nm), agus faodaidh garbh-uachdar Ra ruighinn 0.02μm (ìre sgàthan). Ach, air sgàth làthaireachd mìrean bog grafait ann an iarann leaghte, tha an “buaidh furplough” buailteach tachairt rè bleith, agus tha e duilich garbh-uachdar a bhith nas ìsle na Ra 0.8μm.
A’ bhuannachd “cuideam ìosal” a tha an lùib innealachadh CNC: Nuair a thathar a’ giullachd clach-ghràin, chan eil an fheachd gearraidh ach 1/3 de fheachd iarainn-tilgte (air sgàth a dùmhlachd ìosal agus a mhodal beag leaghan), a’ leigeil le astaran rothlach nas àirde (100,000 rèabhlaidean gach mionaid) agus ìrean beathachaidh (5000mm/min), a’ lughdachadh caitheamh innealan agus a’ neartachadh èifeachdas giullachd. Tha cùis innealachaidh còig-axis sònraichte a’ sealltainn gu bheil ùine giullachd claisean rèile-treòrachaidh clach-ghràin 25% nas giorra na iarann-tilgte, agus tha an cruinneas air a leasachadh gu ±2μm.
2. Eadar-dhealachaidhean ann an "buaidh chruinnichte" mhearachdan cruinneachaidh
An t-sreath freagairt de chuideam nas lugha de phàirtean: Faodar pàirtean leithid motaran agus rèilichean treòrachaidh còmhla ri bunaitean dùmhlachd ìosal a dhèanamh nas aotroime aig an aon àm. Mar eisimpleir, nuair a thèid cumhachd motair loidhneach a lùghdachadh 30%, bidh an teas a chruthaicheas e agus an crith a lùghdaicheas e cuideachd, a’ cruthachadh cearcall adhartach de “chruinneas nas fheàrr - caitheamh lùtha nas lugha”.
Gleidheadh mionaideachd fad-ùine: Tha strì an aghaidh creimeadh clach-ghràin 15 uiread nas motha na tha aig iarann teilgte (tha cuartz an aghaidh creimeadh searbhagach is alcalach). Ann an àrainneachd ceò searbhagach leth-chonnsachaidh, tha an t-atharrachadh ann an garbh-chruth an dèidh 10 bliadhna de chleachdadh nas lugha na 0.02μm, agus feumar iarann teilgte a mheileadh agus a chàradh gach bliadhna, le mearachd cruinnichte de ± 20μm.
Iv. Fianais Gnìomhachais: An Eisimpleir as Fheàrr de Dhlùths Ìosal ≠ Coileanadh Ìosal
Uidheam deuchainn leth-sheoltairean
Dàta coimeas àrd-ùrlar sgrùdaidh wafer sònraichte:
2. Ionnsramaidean optaigeach mionaideach
Tha bracaid lorgaire infridhearg Teileasgop James Webb aig NASA air a dhèanamh de chlach-ghràin. Is ann le bhith a’ gabhail brath air an dùmhlachd ìosal aige (a’ lughdachadh luchd saideal) agus leudachadh teirmeach ìosal (seasmhach aig teòthachdan fìor ìosal de -270℃) a tha cruinneas co-thaobhadh optigeach aig ìre nano air a dhèanamh cinnteach, agus aig an aon àm a’ cur às don chunnart gum bi iarann tilgte a’ fàs brisg aig teòthachdan ìosal.
Co-dhùnadh: Nuadh-eòlas "an-aghaidh cumanta" ann an saidheans stuthan
Tha buannachd mionaideachd bhunait clach-ghràin gu bunaiteach na laighe ann am buaidh loidsig stuthan "aonfhoirmeileachd structarail > dùmhlachd, seasmhachd clisgeadh teirmeach > cruas sìmplidh". Chan e a-mhàin nach eil an dùmhlachd ìosal aige air a bhith na phuing lag, ach tha e cuideachd air leum a choileanadh ann am mionaideachd tro cheumannan leithid lughdachadh inertia, smachd teirmeach a bharrachadh, agus atharrachadh gu giullachd ultra-chruinn. Tha an iongantas seo a’ nochdadh prìomh lagh saothrachadh mionaideach: tha feartan stuthan nan cothromachadh coileanta de pharaimeatairean ioma-thaobhach seach cruinneachadh sìmplidh de chomharran singilte. Le leasachadh nanoteicneòlais agus saothrachadh uaine, tha stuthan clach-ghràin dùmhlachd ìosal agus àrd-choileanadh ag ath-mhìneachadh beachd gnìomhachais air "trom" agus "aotrom", "cruaidh" agus "sùbailte", a’ fosgladh shlighean ùra airson saothrachadh àrd-ìre.
Àm puist: 19 Cèitean 2025