第341章 高強度碳纖維材料工藝驗證
當然，趙陽很清楚，以目前國內的材料工藝水平，想百分百還原系統圖紙上的性能指標幾乎是不可能的。但只要能夠還原一部分，哪怕只是達到圖紙性能的四五成，就已經足夠吊打目前和以後所有市面上的高強度碳纖維材料了。
更何況，新材料部的設立不僅僅是為了這一種碳纖維。它同時也是為後續系統可能提供的其他新材料做準備，星火科技的絕密部門，將來要承載的遠不止這一張圖紙。
後續從系統之中抽取到的一些東西，趙陽也會在找到合成方向之後，放在這個絕密實驗室里。
這個實驗室里的人，趙陽都讓小新做好了背調，同時也拜託了李將軍，
確定了這些人都是可信的。後續產出的一些材料，趙陽甚至都不會發論文，全都以軍工和航天為準。落後兩代，將技術下放到民用，到時候再發論文。
趙陽去到實驗室的時候，新材料部的幾位工程師正圍在一條小型實驗線旁邊。實驗線是前段時間剛搭建起來的，包括一台改裝的預氧化爐、一台高溫碳化爐和一套表面處理設備，規模不大，但五臟俱全。
「生產工藝開發進行得怎麼樣了？」
趙陽走到控制台前，掃了一眼屏幕上跳動的溫度曲線和張力數據。
負責工藝開發的是一位姓鄭的工程師，四十來歲，之前在航天材料研究所幹了十幾年，被陳海峰通過李將軍那邊的關係挖過來的。
他摘下手套，指著屏幕上一條剛剛跑完的碳化曲線朝著趙陽說道：「趙總，您之前給的那個預氧化溫度梯度和碳化張力的參數範圍，我們在實驗室級別已經大致還原了。
您看，這是今天上午剛跑出來的一批樣品的數據拉伸強度穩定在系統圖紙理論值的七到八成之間，模量稍微低一點，大概六成多。單絲直徑的均勻性還有提升空間，但整體來看，實驗室級別的工藝基本算是走通了。」
趙陽接過他遞來的測試報告翻了幾頁。數據表格很詳細，每一批樣品的纖維直徑分布、拉伸強度、彈性模量、斷裂伸長率都列得清清楚楚。實驗室級別的樣品能做到這個程度已經相當不錯了。
系統圖紙上的理論值是基於原子級別的精確控制，現有的設備精度和工藝經驗跟不上是正常的。
「規模化生產呢？」
趙陽合上報告，看向面前的鄭工
鄭工的表情微微變了一下，猶豫了片刻才開口：「規模化這邊……卡住了。主要是兩個問題。一個是數量實驗室一次只能跑幾百米長的原絲，放大到工業級的話，預氧化爐的溫場均勻性不夠，同一批絲在不同位置的氧化程度會有偏差，導致最終碳化後的性能數據離散度太大。
另外就是數據還原度放大之後張力控制系統的響應速度跟不上絲束的走速，部分區域的張力偏離了設定範圍，強度和模量就往下掉。我們試了好幾輪，目前工業化級別的樣品，性能大概只能做到實驗室樣品的六成左右。」
趙陽走到預氧化爐前蹲下來，透過觀察窗往裡看了幾秒。爐內的加熱元件排列方式他之前在圖紙上見過類似的，但眼前這台國產設備顯然沒有完全按照他給的圖紙來製造有幾處熱風循環管路的走向做了妥協。
他站起來，繞到碳化爐的後面，又看了張力控制系統的傳感器布局。
「溫場均勻性的問題不是爐子本身的事。」
趙陽指著預氧化爐側面的熱風循環管路。
「你們現在用的循環方式是單側進風，熱風從左邊吹進來穿過絲束，到右邊的時候溫度已經降了好幾度。改雙側交替進風，左右各加一組獨立的加熱元件和風機，用PLC控制兩組風機的交替頻率。這樣絲束兩側的溫度梯度能縮小一大半。」
鄭工聽完之後愣了一下，行家一出手，就知有沒有。
趙陽剛剛說的那些東西，都是非常專業！
鄭工很快表情變得非常認真嚴肅，仔細傾聽。
旁邊的幾個工程師也湊過來聽。趙陽繼續往下說，從預氧化爐的熱風循環方式講到他之前在航天發動機上處理燃燒室溫度梯度時用過的一套PID控制邏輯雖然一個是在氧化爐里烤纖維，一個是在燃燒室里燒推進劑，但核心的熱場均勻性控制邏輯是相通的。
「張力控制的問題也不是傳感器的事。你們現在用的這套張力反饋系統採樣頻率太低了，絲束在碳化過程中的伸縮速率變化很快，採樣頻率跟不上就會一直落後半拍。換高頻採樣傳感器，把採樣周期壓縮到現有的三分之一，然後用卡爾曼濾波做信號平滑。」
旁邊的幾個工程師互相看了一眼。有人低聲說了一句。
「卡爾曼濾波不是慣導系統用的嗎？」
另一個人聳了聳肩表示不知道。趙陽聽到了，沒解釋，只是讓他們先按這個方向去試。
「還有。」
趙陽走到實驗線的末端，指著表面處理設備旁邊一塊空著的地面。
「後續規模化生產不能只靠現有的設備。你們現在的實驗線是拼湊出來的，溫場、張力、表面處理三個環節之間的數據是割裂的。需要一台一體化的產業設備，把預氧化、碳化、表面處理三個工序整合到同一條閉環控制的生產線上。設備圖紙我來出，你們負責跟外面的代工廠對接。」
接下來的幾周里，趙陽把相當一部分精力都花在了新材料部。他把一體化碳纖維生產線的全套設計圖紙畫了出來，預氧化模塊的雙側交替進風結構、碳化模塊的高頻張力閉環控制系統、表面處理模塊的電化學陽極氧化槽，以及連接三個模塊的自動卷繞和中間緩存裝置。
每一部分的機械結構、控制邏輯和工藝參數都寫得清清楚楚。圖紙交給鄭工他們之後，由他們負責聯繫國企代工廠進行製造。因為是工業化實驗機器，第一台只做了十噸級，足夠驗證工藝參數和積累生產經驗。
等完成十噸級驗證工藝之後，到時候就可以進行更大規模的生產了！
更何況，新材料部的設立不僅僅是為了這一種碳纖維。它同時也是為後續系統可能提供的其他新材料做準備，星火科技的絕密部門，將來要承載的遠不止這一張圖紙。
後續從系統之中抽取到的一些東西，趙陽也會在找到合成方向之後，放在這個絕密實驗室里。
這個實驗室里的人，趙陽都讓小新做好了背調，同時也拜託了李將軍，
確定了這些人都是可信的。後續產出的一些材料，趙陽甚至都不會發論文，全都以軍工和航天為準。落後兩代，將技術下放到民用，到時候再發論文。
趙陽去到實驗室的時候，新材料部的幾位工程師正圍在一條小型實驗線旁邊。實驗線是前段時間剛搭建起來的，包括一台改裝的預氧化爐、一台高溫碳化爐和一套表面處理設備，規模不大，但五臟俱全。
「生產工藝開發進行得怎麼樣了？」
趙陽走到控制台前，掃了一眼屏幕上跳動的溫度曲線和張力數據。
負責工藝開發的是一位姓鄭的工程師，四十來歲，之前在航天材料研究所幹了十幾年，被陳海峰通過李將軍那邊的關係挖過來的。
他摘下手套，指著屏幕上一條剛剛跑完的碳化曲線朝著趙陽說道：「趙總，您之前給的那個預氧化溫度梯度和碳化張力的參數範圍，我們在實驗室級別已經大致還原了。
您看，這是今天上午剛跑出來的一批樣品的數據拉伸強度穩定在系統圖紙理論值的七到八成之間，模量稍微低一點，大概六成多。單絲直徑的均勻性還有提升空間，但整體來看，實驗室級別的工藝基本算是走通了。」
趙陽接過他遞來的測試報告翻了幾頁。數據表格很詳細，每一批樣品的纖維直徑分布、拉伸強度、彈性模量、斷裂伸長率都列得清清楚楚。實驗室級別的樣品能做到這個程度已經相當不錯了。
系統圖紙上的理論值是基於原子級別的精確控制，現有的設備精度和工藝經驗跟不上是正常的。
「規模化生產呢？」
趙陽合上報告，看向面前的鄭工
鄭工的表情微微變了一下，猶豫了片刻才開口：「規模化這邊……卡住了。主要是兩個問題。一個是數量實驗室一次只能跑幾百米長的原絲，放大到工業級的話，預氧化爐的溫場均勻性不夠，同一批絲在不同位置的氧化程度會有偏差，導致最終碳化後的性能數據離散度太大。
另外就是數據還原度放大之後張力控制系統的響應速度跟不上絲束的走速，部分區域的張力偏離了設定範圍，強度和模量就往下掉。我們試了好幾輪，目前工業化級別的樣品，性能大概只能做到實驗室樣品的六成左右。」
趙陽走到預氧化爐前蹲下來，透過觀察窗往裡看了幾秒。爐內的加熱元件排列方式他之前在圖紙上見過類似的，但眼前這台國產設備顯然沒有完全按照他給的圖紙來製造有幾處熱風循環管路的走向做了妥協。
他站起來，繞到碳化爐的後面，又看了張力控制系統的傳感器布局。
「溫場均勻性的問題不是爐子本身的事。」
趙陽指著預氧化爐側面的熱風循環管路。
「你們現在用的循環方式是單側進風，熱風從左邊吹進來穿過絲束，到右邊的時候溫度已經降了好幾度。改雙側交替進風，左右各加一組獨立的加熱元件和風機，用PLC控制兩組風機的交替頻率。這樣絲束兩側的溫度梯度能縮小一大半。」
鄭工聽完之後愣了一下，行家一出手，就知有沒有。
趙陽剛剛說的那些東西，都是非常專業！
鄭工很快表情變得非常認真嚴肅，仔細傾聽。
旁邊的幾個工程師也湊過來聽。趙陽繼續往下說，從預氧化爐的熱風循環方式講到他之前在航天發動機上處理燃燒室溫度梯度時用過的一套PID控制邏輯雖然一個是在氧化爐里烤纖維，一個是在燃燒室里燒推進劑，但核心的熱場均勻性控制邏輯是相通的。
「張力控制的問題也不是傳感器的事。你們現在用的這套張力反饋系統採樣頻率太低了，絲束在碳化過程中的伸縮速率變化很快，採樣頻率跟不上就會一直落後半拍。換高頻採樣傳感器，把採樣周期壓縮到現有的三分之一，然後用卡爾曼濾波做信號平滑。」
旁邊的幾個工程師互相看了一眼。有人低聲說了一句。
「卡爾曼濾波不是慣導系統用的嗎？」
另一個人聳了聳肩表示不知道。趙陽聽到了，沒解釋，只是讓他們先按這個方向去試。
「還有。」
趙陽走到實驗線的末端，指著表面處理設備旁邊一塊空著的地面。
「後續規模化生產不能只靠現有的設備。你們現在的實驗線是拼湊出來的，溫場、張力、表面處理三個環節之間的數據是割裂的。需要一台一體化的產業設備，把預氧化、碳化、表面處理三個工序整合到同一條閉環控制的生產線上。設備圖紙我來出，你們負責跟外面的代工廠對接。」
接下來的幾周里，趙陽把相當一部分精力都花在了新材料部。他把一體化碳纖維生產線的全套設計圖紙畫了出來，預氧化模塊的雙側交替進風結構、碳化模塊的高頻張力閉環控制系統、表面處理模塊的電化學陽極氧化槽，以及連接三個模塊的自動卷繞和中間緩存裝置。
每一部分的機械結構、控制邏輯和工藝參數都寫得清清楚楚。圖紙交給鄭工他們之後，由他們負責聯繫國企代工廠進行製造。因為是工業化實驗機器，第一台只做了十噸級，足夠驗證工藝參數和積累生產經驗。
等完成十噸級驗證工藝之後，到時候就可以進行更大規模的生產了！