#航空创作计划# 在 SR-71“黑鸟”战略侦察机的研制过程中,臭鼬工厂遇到了一个诡异的“季节性腐蚀”难题。
SR-71是世界上第一架大规模使用钛合金(主要是 Beta-B120 / Ti-13V-11Cr-3Al)制造的飞机,全机85%的结构由钛组成。为了让飞机在马赫3.2的高空热障中不至于融化,钛合金是唯一的选择。
然而在早期生产中,加州伯班克工厂的工人发现了一个诡异的现象,冬季制造的钛合金零件,在经过热处理和应力消除后,结构完好,坚固耐用。夏季制造的完全相同的零件,在同样的操作后,表面却会出现微小的裂纹,甚至在后续加工中直接像玻璃一样碎裂(这种现象被称为应力腐蚀开裂,SCC)。
臭鼬工厂的领头人本·里奇和材料工程师们对此展开了彻查。在排除了机床、工人操作和钛原料批次的原因后,他们最终将目光投向了加工过程中最不起眼的一环——冷却水和清洗水。
在炎热的夏季,当地自来水厂为了防止输水管道中滋生藻类和细菌,会在自来水中加入大量的氯进行消毒。而在冬季,由于气温低,水厂使用的氯量会大幅减少。
钛合金虽然对大多数酸类有极强的抗腐蚀性,但它对氯离子极其敏感。在加工过程中,工人使用富含氯的自来水对钛合金进行清洗和冷却,氯离子便残留在钛合金表面的微小孔隙中。
当这些带有氯残留的零件进入数百度的高温炉进行应力消除时,氯与钛发生化学反应,导致了高温氯化物应力腐蚀。这就是为什么夏天的零件一加热就会碎裂。
找到了病因,解决起来就非常直接了,制造车间彻底禁用了普通的自来水。所有用于加工、冷却和清洗钛合金零件的水,必须全部更换为经过严格去离子处理的蒸馏水。
这一发现还引发了连锁反应。工程师们随后发现,工人用来标记零件的签字笔(含有氯化物墨水)和部分切削油也会导致钛合金在加热后开裂。于是,臭鼬工厂专门开发了不含氯的特殊标记笔和特种工业润滑剂。
钛合金不仅对氯敏感,对镉也同样过敏。当时工厂里常用的电镀镉扳手和螺丝刀,一旦接触钛零件,也会导致材料弱化。为此,臭鼬工厂直接下令收缴了所有工人的标准工具箱,出资为他们定制了一整套全镀锌工具。
