第十一章 耐压壳的死穴 (第2/3页)
陈默叹了口气。“更好的钛合金意味着什么，你清楚吧？“
江灏清楚。
钛合金的性能提升，靠的是合金元素的配比。Ti-6Al-4V是航空级钛合金，屈服强度大约900MPa，比他现在用的材料强不少。但900MPa离1100MPa还有距离。而且Ti-6Al-4V的焊接性能比Ti-3Al-2.5V差得多，焊接后强度衰减更严重。
要同时满足“高屈服强度“和“可焊接性“，几乎是一个矛盾的要求。
除非……
江灏拿起笔，在纸上画了一个元素周期表的局部。
钛的合金化元素——铝、钒、钼、锆、锡、铌……
他一个个看过去。
铝是α稳定元素，能提高强度和耐温性，但加多了会变脆。钒是β稳定元素，能改善塑性，但焊接时容易形成脆性相。钼能提高强度，但成本高，而且加工难度大。锆能细化晶粒……
他在纸上画了无数个组合。
Ti-6Al-4V——900MPa，焊接性差。
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo——950MPa，加工难度极大。
Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr——1100MPa，但这是β钛合金，焊接后几乎必然形成脆性相。
没有一个方案能同时满足强度和焊接性。
他放下笔，揉了揉太阳穴。
第四天，他给老魏打了电话。
“魏哥，我可能要换材料。“
“换什么？“
“Ti-10V-2Fe-3Al。“
电话那头沉默了很久。
“……你确定？“
“不确定。但这是我能找到的唯一一种同时满足强度和焊接性的钛合金。“
“你知道这种材料多难焊吗？近β钛合金的焊接，热影响区的组织转变比α-β合金复杂十倍。一个参数没调好，焊缝就是脆的。“
“我知道。但我想试试。“
“你有多少钱？“
“换完材料大概还剩……“江灏算了算，“不到二十万。“
“二十万。加工费、热处理费、测试费、设备费……“
“我知道不够。“
“那你拿什么做？“
“不知道。“
电话两头都沉默了。
最后老魏说：“你把材料参数发我。我先研究一下焊接工艺，看看能不能在实验室条件下跑通。“
“好。“
“还有，江灏。“
“嗯？“
“你别把自己逼太紧。“
第五天，陈默带来了一个消息。
“我查了一下Ti-10V-2Fe-3Al的供应商，“他说，“国内能做小批量供应的只有三家。两家在西安，一家在宝鸡。最小起订量都是五百公斤。“
江灏算了算。壳体用料大概三百公斤。五百公斤起订，意味着多出来的两百公斤是浪费。但没办法。
“价格呢？“
“每公斤大概四千到五千。五百公斤就是两百万到两百五十万。“
江灏闭了闭眼。
两百五十万。
他总共一百八十万。
缺口七十万。
第六天，他想到了一个办法。
不是筹钱的办法。是减重的办法。
如果壳体壁厚可以从50毫米减到40毫米，材料用量就能减少20%。五百公斤变成四百公斤——但供应商不接四百公斤的订单，所以这条路走不通。
但如果他改变壳体形状呢？
球形壳体是最优的承压结构，这是常识。但球形的表面积和体积之比是固定的。如果他改用椭球形——长轴方向承受的压力可以通过曲率半径来调节——也许可以用更薄的壁厚达到同样的承压能力。
前提是椭球的长短轴比例要精确计算。太扁了，应力集中会要命；太圆了，又跟球形没区别。
江灏重新打开了AuToCAD，开始建模。
椭球壳体，长轴2.2米，短轴1.6米。壁厚从50毫米减到42毫米。
他让陈默跑CFD和应力仿真。
结果出来了——最大应力出现在椭球顶部，30兆帕下von Mises应力达到1050MPa。而Ti-10V-2Fe-3Al在焊接后的实际屈服强度大约是1000-1100MPa，取决于热处理工艺。
1050MPa踩在了极限边缘。
“余量太小了，“陈默说，“实际制造中任何一点偏差——壁厚不均匀、焊接缺陷、材料成分波动——都会让应力超过屈服强度。这个设计不安全。“
“我
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