Jučer mi se Zhang iz laboratorije ponovo žalio da su podaci ispitivanja abrazivnih uzoraka uvijek nedosljedni. Potapšao sam ga po ramenu i rekao: „Brate, kao naučnici za materijale, ne možemo samo gledati listove s podacima; moramo se dobro upoznati i razumjeti karakteristike ovih bijelih mikroprahova od rastopljenog aluminijevog oksida.“ To je istina; baš kao što iskusni kuhar zna pravu temperaturu za kuhanje, mi testeri prvo moramo „sprijateljiti“ se s ovim naizgled običnim bijelim prahovima.
Bijeli mikroprah taljenog aluminijevog oksida poznat je u industriji kao kristalni oblikaluminijum oksid, sa Mohsovom tvrdoćom od 9, odmah iza dijamanta. Ali bilo bi pogrešno tretirati ga kao još jedan tvrdi materijal. Prošlog mjeseca smo primili tri serije uzoraka od različitih proizvođača. Svi su izgledali kao snježnobijeli prah, ali pod elektronskim mikroskopom, svaki je imao svoje karakteristike - neke čestice su imale oštre rubove poput krhotina razbijenog stakla, dok su druge bile glatke poput finog pijeska na plaži. To dovodi do prvog problema: ispitivanje tvrdoće nije jednostavna igra brojeva.
Obično koristimo tester mikrotvrdoće, gdje pritisnete utiskivač i podaci izađu. Ali postoje nijanse: ako je brzina opterećenja prebrza, krhke čestice mogu iznenada pucati; ako je opterećenje prelako, nećete izmjeriti pravu tvrdoću. Jednom sam namjerno testirao isti uzorak pri dvije različite brzine, a rezultati su se razlikovali za punih 0,8 Mohsovih jedinica tvrdoće. To je kao da kuckate lubenicu zglobovima; previše sile i puca je, premalo i ne možete znati je li zrela. Dakle, sada, prije testiranja, moramo "kondicionirati" uzorke u okruženju konstantne temperature i vlažnosti 24 sata kako bi se prilagodili "temperaturi" laboratorije.
Što se tiče ispitivanja otpornosti na habanje, to je još vještiji zanat. Konvencionalna metoda je korištenje standardnog gumenog točka za trljanje uzorka pod fiksnim pritiskom i mjerenje habanja. Ali u praksi sam otkrio da svako povećanje vlažnosti okoline od 10% može uzrokovati fluktuaciju stope habanja od više od 5%. Prošle godine tokom kišne sezone, niz eksperimenata ponovljenih pet puta pokazao je vrlo raspršene podatke i konačno smo otkrili da je to zato što odvlaživanje klima uređaja nije ispravno radilo. Moj nadzornik je rekao nešto čega se još uvijek sjećam: „Vrijeme izvan prozora laboratorije je također dio eksperimentalnih parametara.“
Još zanimljiviji je utjecaj oblika čestica. Te oštro ugaone mikročestice se brže troše pod malim opterećenjima - poput oštrog, ali krhkog noža koji se lako lome pri rezanju tvrdih materijala. Sferne čestice, posebno oblikovane specifičnim procesom, pokazuju zapanjujuću stabilnost pod dugotrajnim cikličnim opterećenjem. Ovo me podsjeća na kamenčiće na koritu rijeke u blizini mog rodnog grada; godine erozije uzrokovane poplavama samo su ih ojačale. Ponekad apsolutna tvrdoća nije dovoljna za odgovarajuću žilavost.
Postoji još jedna lako previdljiva tačka u procesu testiranja: raspodjela veličine čestica. Svi se fokusiraju na prosječnu veličinu čestica, ali ono što zaista utiče na otpornost na habanje često je tih 10% ultrafinih i grubih čestica. One su kao "posebni članovi" tima; premalo ih je i nemaju efekta, previše ih je i remete ukupne performanse. Jednom, nakon što smo prosijali 5% ultrafinog praha, otpornost na habanje cijele serije materijala poboljšala se za 30%. Ovo otkriće mi je donijelo pohvale od Old Wanga pola mjeseca na sastanku tima.
Sada, nakon svakog testa, razvio sam naviku sakupljanja odbačenih uzoraka. Bijeli prahovi iz različitih serija zapravo imaju malo drugačiji sjaj pod svjetlom; neki su plavkasti, neki žućkasti. Iskusni tehničari kažu da je to manifestacija razlika u kristalnoj strukturi, a te razlike se često navode samo kao mala fusnota na listu s podacima o instrumentu. Oni koji rade rukama znaju da materijali imaju svoj vlastiti život; oni pričaju svoje priče kroz suptilne promjene.
Konačno, testiranjebijeli korund mikro-prahTo je kao upoznati osobu. Brojevi u životopisu (tvrdoća, veličina čestica, čistoća) su samo osnovne informacije; da biste to zaista razumjeli, potrebno je vidjeti njegove performanse pod različitim pritiscima (promjene opterećenja), u različitim okruženjima (promjene temperature i vlažnosti) i nakon duže upotrebe (ispitivanje na zamor). Mašina za ispitivanje habanja u laboratoriji, vrijedna milion dolara, vrlo je precizna, ali konačna procjena se i dalje oslanja na iskustvo dodira i pogleda - baš kao stari mašinista koji može reći šta nije u redu sa mašinom samo slušajući njen zvuk.
Sljedeći put kada u izvještaju o ispitivanju vidite jednostavnu "Tvrdoća 9, odlična otpornost na habanje", možda biste se trebali zapitati: pod kojim uslovima, u čijim rukama i nakon koliko neuspjeha je postignut ovaj "odličan" rezultat? Uostalom, ti tihi bijeli prahovi ne govore, ali svaka ogrebotina koju ostavljaju za sobom je najiskreniji jezik.