“這樣看起來(lái)，試制高能磁鐵的方向，基本上已經(jīng)有了，就是尋找達(dá)到晶粒各向異性的方法。我們?cè)凇督饘賹W(xué)》這門(mén)課程里面學(xué)過(guò)鑄錠的結(jié)構(gòu)，這里面能夠給我們啟發(fā)?！苯环f(shuō)。
“我沒(méi)有學(xué)過(guò)《金屬學(xué)》，你給我們說(shuō)說(shuō)鑄錠結(jié)構(gòu)是怎么一回事兒？”芮芬蓮說(shuō)。
“好。鑄錠一般指的是煉鋼爐煉成的高溫鋼水，要讓它成為鋼材，第一步是要把鋼水倒到金屬做的鋼錠模中，讓鋼水冷卻成為固體的鋼錠，以便后續(xù)把鋼錠送入軋鋼機(jī)軋成各種鋼材。整個(gè)冷卻過(guò)程中，形成的鋼錠的內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，就是鑄錠的結(jié)構(gòu)。
“如果我們把一個(gè)鋼錠按照縱截面剖開(kāi)，拋光之后，用腐蝕劑腐蝕，我們用肉眼都可以看到鋼錠內(nèi)部大概有三種晶粒。一種是靠近鋼錠模，也就是靠近鋼錠表面的地方，那里是細(xì)小的等軸晶，也就是細(xì)小的多邊形。形成的原因，是因?yàn)闊霟岬匿撍惯M(jìn)鋼錠模以后，它們碰到很冷的鋼錠模表面，立即形成很多的細(xì)小晶核，晶核在鋼液不斷冷卻的過(guò)程中，形成細(xì)小的晶粒?！?p> “第二種晶粒是柱狀晶。這是因?yàn)殡S著熾熱的鋼水不斷地倒入，已經(jīng)形成的細(xì)小晶粒有的被后來(lái)倒進(jìn)來(lái)的鋼水再熔化，再冷卻的時(shí)候，因?yàn)榭拷撳V模內(nèi)表面的那邊溫度低，靠近中心的部分溫度高，鋼的晶體從冷的位置向熱的位置生長(zhǎng)，就形成了柱狀晶。
“第三部分是鑄錠中心的尺寸大的等軸晶。這是因?yàn)閺闹苓呄蛑行拈L(zhǎng)的柱狀晶，沒(méi)有多久就碰到了一起，中心部分和靠近中心部分的溫度差別已經(jīng)不大，晶粒成長(zhǎng)各個(gè)方向溫度對(duì)冷卻過(guò)程沒(méi)有了顯著的差別，晶粒不會(huì)只向一個(gè)方向成長(zhǎng)了?！?p> 陸芳靜說(shuō)：“小江，你說(shuō)的我大概明白一點(diǎn)。可是這個(gè)鑄錠機(jī)構(gòu)和尋找提高磁性能的方法，有什么關(guān)系嗎？”
“有，關(guān)系可大了，小芮，你說(shuō)說(shuō)，這個(gè)關(guān)系在哪里？”
芮芬蓮沒(méi)有說(shuō)話，想了一會(huì)兒，說(shuō)道：“江老師又在進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，看看我這個(gè)笨學(xué)生能不能達(dá)到老師的要求吧。我看這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鑄錠的三種晶粒中，只有柱狀晶是晶體可向異性的，不僅僅是外形是柱形，各個(gè)方向的尺寸不一致。我猜，用這種柱狀晶做成的磁鐵可能磁性能就比各個(gè)方向一同結(jié)晶的等軸晶磁性能好?！?p> “不是猜，確實(shí)是這樣，”江一帆很高興地說(shuō)道，“鋁鎳鈷磁鐵的晶格，是屬于立方晶系。就是說(shuō)他們的原子是按照一個(gè)立方體，（好像一個(gè)打麻將里的骰子）排在八個(gè)頂點(diǎn)之上?！?p> 他順手拿了一張紙，在紙上畫(huà)了一個(gè)骰子一樣的立方體，然后指著紙上的圖說(shuō)：“從一個(gè)頂點(diǎn)出發(fā)，是不是沿著一條棱線離別的原子最近？在定向冷卻的時(shí)候，一般晶體就會(huì)沿著這個(gè)方向——在晶體學(xué)上，這叫做（100）方向生長(zhǎng)，在這個(gè)方向，也是磁性最強(qiáng)的方向?！?p> “那我們只要能做出柱狀晶，用這個(gè)柱狀晶做成磁鐵就好了。”陸芳靜說(shuō)。
“陸姐，你現(xiàn)在的水平已經(jīng)超過(guò)好多所謂的專家學(xué)者了。”江一帆說(shuō)完，大家笑得好開(kāi)心。兩個(gè)年輕漂亮的女人的臉，都變成了鮮艷的紅牡丹。
芮芬蓮又陷入了沉思，一會(huì)兒好像又挖到了一個(gè)奇珍異寶一樣，臉孔漲得通紅，說(shuō)道：“我想，要是我們把鋁鎳鈷做成一個(gè)鑄錠，把里面的柱狀晶切割出來(lái)，那不就做出高能磁鐵了？”
“那不行，不知道要浪費(fèi)多少原料金屬?！标懛检o說(shuō)。
“這個(gè)思路還是不錯(cuò)的?？萍奸_(kāi)發(fā)，要大膽想，大膽實(shí)驗(yàn)。下班的鈴聲都打過(guò)一段時(shí)間了，我們?nèi)ナ程觅I飯吧，要是再晚怕沒(méi)有菜了?！苯环f(shuō)完，他們結(jié)束了討論，去食堂吃飯。
他們進(jìn)食堂的時(shí)候，遇見(jiàn)萬(wàn)書(shū)記從食堂吃完了飯出來(lái)。萬(wàn)書(shū)記說(shuō)：“小江，這幾天的進(jìn)展怎么樣？下午上班是不是到我那兒，我把武廠長(zhǎng)也叫上，聽(tīng)聽(tīng)你的匯報(bào)？”
江一帆答應(yīng)了，在吃飯的時(shí)候，他讓陸芳靜帶著高能磁鐵的樣品，去市工業(yè)試驗(yàn)所，問(wèn)問(wèn)用腐蝕周邊的辦法，做微量的成分分析是不是可行。他還交代說(shuō)，就是定性分析都不要緊。有分析的數(shù)據(jù)做基礎(chǔ)，按照上午他們?nèi)齻€(gè)人商量的路線，試制高能磁鐵的工作，就能進(jìn)行下去了。
下午上班，在萬(wàn)書(shū)記的辦公室開(kāi)會(huì)。江一帆匯報(bào)說(shuō)：
“通過(guò)對(duì)高能磁鐵樣品的磁性測(cè)量，發(fā)現(xiàn)這顆磁鐵，確實(shí)是磁性能很高，我們現(xiàn)在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有單位做得出來(lái)。把對(duì)它的測(cè)量結(jié)果和我們現(xiàn)在有的最好打的鋁鎳鈷磁鐵做一個(gè)對(duì)比，它們的退磁曲線的形狀非常相似，說(shuō)不定就是一種有特別改進(jìn)的鋁鎳鈷磁鐵。當(dāng)然，沒(méi)有做化學(xué)分析之前，我們還不能絕對(duì)肯定這一點(diǎn)?！?p> “有道理，”武木連說(shuō)，“我去例行試驗(yàn)室看過(guò)了，高能磁鐵的磁能積大概比我們現(xiàn)在最好的鋁鎳鈷磁鐵高百分之三、四十。”
江一帆說(shuō)：“做化驗(yàn)是個(gè)難題，因?yàn)檫@顆磁鐵還要留著給電聲器材廠裝喇叭，不能破壞了。我已經(jīng)讓陸芳靜帶著樣品找市工業(yè)試驗(yàn)所，請(qǐng)教他們有什么解決的辦法沒(méi)有?！?p> “除了鋁鎳鈷材料的磁鐵，現(xiàn)在還有沒(méi)有也能達(dá)到這個(gè)性能的磁鐵？”萬(wàn)遠(yuǎn)明問(wèn)道。
“一般說(shuō)來(lái)沒(méi)有，”武木連總還是翻過(guò)作為教科書(shū)的講永磁材料的書(shū)，一般的知識(shí)還知道一點(diǎn)，說(shuō)道，“有一種永磁材料的性能比鋁鎳鈷好，可是一則它的退磁曲線的形狀和高能磁鐵樣品的退磁曲線形狀差得太多。再說(shuō)，那是以金屬鈷和稀土金屬釤為主要原料的磁鐵，一般的民用產(chǎn)品根本就用不起。”
“那我看就把試制我們的高能磁鐵的基礎(chǔ)就放在鋁鎳鈷上，不拘泥于一定要化驗(yàn)出準(zhǔn)確的化學(xué)成分了。在這個(gè)基礎(chǔ)上，怎么樣才能提高它的性能呢？”萬(wàn)遠(yuǎn)明抓到了關(guān)鍵之點(diǎn)。
“就是這話，”江一帆說(shuō)，“提高磁性能可能有兩種方法，都是利用磁鐵材料的可向異性。我們對(duì)一些成分范圍的鋁鎳鈷，可以通過(guò)磁場(chǎng)熱處理的方式，造成磁性的各向異性來(lái)提高性能?，F(xiàn)在我們是已經(jīng)這樣做了。全世界的永磁材料生產(chǎn)商都知道這個(gè)方法。我在想，可能還有一個(gè)思路，就是利用造成晶體學(xué)的各向異性的辦法，但是大家都沒(méi)有做過(guò)，不知道行不行?！?