Í gær kvartaði Zhang frá rannsóknarstofunni aftur við mig yfir því að gögnin úr slípiefnisprófunum væru alltaf ósamræmi. Ég klappaði honum á öxlina og sagði: „Bróðir, sem efnisfræðingar getum við ekki bara skoðað gagnablöð; við verðum að óhreinka hendurnar og skilja eiginleika þessa hvíta, brædda áloxíð ördufts.“ Þetta er satt; rétt eins og reyndur kokkur veit rétt hitastig fyrir matreiðslu, þurfum við prófunaraðilarnir að „vinast“ við þetta sýnilega venjulega hvíta duft fyrst.
Hvítt, brætt áloxíð örduft er þekkt í greininni sem kristallað form afáloxíð, með Mohs hörku upp á 9, næst á eftir demanti. En það væri rangt að líta á það sem bara annað hart efni. Í síðasta mánuði fengum við þrjár lotur af sýnum frá mismunandi framleiðendum. Þau litu öll út eins og snjóhvítt duft, en undir rafeindasmásjá höfðu þau sín sérkenni - sumar agnir höfðu hvassar brúnir eins og brotnar glerbrot, á meðan aðrar voru eins sléttar og fínn sandur á ströndinni. Þetta leiðir til fyrsta vandamálsins: hörkuprófun er ekki einfaldur talnaleikur.
Við notum venjulega örhörkuprófara þar sem þú ýtir á inndráttartækið og gögnin koma út. En það eru nokkur blæbrigði: ef hleðsluhraðinn er of mikill gætu brothættar agnir skyndilega sprungið; ef álagið er of létt muntu ekki mæla raunverulega hörku. Einu sinni prófaði ég sama sýnið vísvitandi á tveimur mismunandi hraða og niðurstöðurnar voru frábrugðnar um heilar 0,8 Mohs hörkueiningar. Það er eins og að banka á vatnsmelónu með hnúunum; of mikill kraftur og þú brýtur hana, of lítill og þú getur ekki séð hvort hún er þroskuð. Svo nú, áður en við prófum, verðum við að „skilyrða“ sýnin í stöðugu hitastigi og rakastigi í 24 klukkustundir til að leyfa þeim að aðlagast „skapgerð“ rannsóknarstofunnar.
Hvað varðar prófanir á slitþoli, þá er það enn meira fagmennska. Hefðbundna aðferðin er að nota venjulegt gúmmíhjól til að nudda sýninu undir föstum þrýstingi og mæla slitið. En í reynd komst ég að því að hver 10% aukning á rakastigi í umhverfinu gæti valdið meira en 5% sveiflum í slithraða. Í fyrra, á regntímanum, sýndu tilraunir sem endurteknar voru fimm sinnum mjög dreifðar upplýsingar og við uppgötvuðum að lokum að það var vegna þess að rakakerfi loftkælingarinnar virkaði ekki rétt. Yfirmaður minn sagði eitthvað sem ég man enn: „Veðrið fyrir utan glugga rannsóknarstofunnar er líka hluti af tilraunabreytunum.“
Enn áhugaverðara er áhrif agnalögunar. Þessar hvasshornuðu öragnir slitna hraðar við lágt álagi - eins og hvass en brothættur hnífur sem brotnar auðveldlega þegar skorið er í hörð efni. Kúlulaga agnir, sérstaklega mótaðar með sérstöku ferli, sýna ótrúlegan stöðugleika við langtíma hringrásarálag. Þetta minnir mig á smásteinana á árfarveginum nálægt heimabæ mínum; ára flóðrof gerði þær aðeins sterkari. Stundum er alger hörka ekki sambærileg við viðeigandi seiglu.
Það er annar punktur sem auðvelt er að gleyma í prófunarferlinu: dreifing agnastærða. Allir einbeita sér að meðalagnastærð, en það sem raunverulega hefur áhrif á slitþol eru oft þessi 10% af örfínum og grófum ögnum. Þær eru eins og „sérstakir meðlimir“ teymis; of fáar og þær hafa engin áhrif, of margar og þær trufla heildarafköstin. Einu sinni, eftir að við höfðum sigtað út 5% af örfína duftinu, batnaði slitþol alls efnisins um 30%. Þessi uppgötvun skilaði mér hrós frá Old Wang í hálfan mánuð á teymisfundi.
Nú, eftir hverja prófun, hef ég tileinkað mér þann vana að safna saman sýnum sem hafa verið hent. Hvítu duftin úr mismunandi framleiðslulotum hafa í raun örlítið mismunandi gljáa í ljósi; sum eru bláleit, önnur gulleit. Reynslumiklir tæknimenn segja að þetta sé birtingarmynd mismunandi kristalbyggingar og þessir munir eru oft aðeins nefndir sem stutt neðanmálsgrein á gagnablaði tækisins. Þeir sem vinna með höndunum vita að efni hafa sitt eigið líf; þau segja sögur sínar með lúmskum breytingum.
Að lokum, prófanirhvítt korund ördufter eins og að kynnast manneskju. Tölurnar á ferilskránni (hörku, agnastærð, hreinleiki) eru bara grunnupplýsingar; til að skilja það til fulls þarftu að sjá afköst þess við mismunandi þrýsting (breytingar á álagi), í mismunandi umhverfi (breytingar á hitastigi og raka) og eftir langvarandi notkun (þreytuprófun). Milljón dollara slitprófunarvélin í rannsóknarstofunni er mjög nákvæm, en lokaniðurstaðan byggist samt á upplifun af snertingu og augnaráði - rétt eins og gamall vélvirki sem getur sagt hvað er að vél bara með því að hlusta á hljóðið hennar.
Næst þegar þú sérð einfalda „Hörku 9, framúrskarandi slitþol“ í prófunarskýrslu gætirðu viljað spyrja: við hvaða aðstæður, í höndum hverra og eftir hversu mörg mistök náðist þessi „framúrskarandi“ niðurstaða? Þessir hljóðlátu hvítu duftar tala jú ekki máli, en hver rispa sem þeir skilja eftir sig er heiðarlegasta tungumálið.