I går klagede Zhang fra laboratoriet igen til mig over, at dataene fra slibeprøverne altid var inkonsekvente. Jeg klappede ham på skulderen og sagde: "Broder, som materialeforskere kan vi ikke bare kigge på datablade; vi er nødt til at få beskidte hænder og forstå egenskaberne ved disse hvide smeltede aluminiumoxid-mikropulvere." Det er sandt; ligesom en erfaren kok kender den rigtige temperatur til madlavning, skal vi testere først "blive venner" med disse tilsyneladende almindelige hvide pulvere.
Hvidt smeltet aluminiumoxid-mikropulver er kendt i branchen som en krystallinsk form afaluminiumoxid, med en Mohs-hårdhed på 9, kun overgået af diamant. Men det ville være forkert at behandle det som blot endnu et hårdt materiale. Sidste måned modtog vi tre partier prøver fra forskellige producenter. De lignede alle snehvidt pulver, men under et elektronmikroskop havde de hver deres egne karakteristika - nogle partikler havde skarpe kanter som glasskår, mens andre var lige så glatte som fint strandsand. Dette fører til det første problem: hårdhedstestning er ikke et simpelt talspil.
Vi bruger normalt en mikrohårdhedsmåler, hvor man trykker indrykningsmekanismen ned, og dataene kommer ud. Men der er nuancer: Hvis belastningshastigheden er for høj, kan sprøde partikler pludselig revne; hvis belastningen er for let, kan man ikke måle den sande hårdhed. Engang testede jeg bevidst den samme prøve med to forskellige hastigheder, og resultaterne afveg med hele 0,8 Mohs hårdhedsenheder. Det er som at banke på en vandmelon med knoerne; for meget kraft, og du revner den, for lidt, og du kan ikke se, om den er moden. Så nu, før testningen, skal vi "konditionere" prøverne i et konstant temperatur- og fugtighedsmiljø i 24 timer for at lade dem tilpasse sig laboratoriets "temperament".
Hvad angår slidstyrketestning, er det et endnu mere dygtigt håndværk. Den konventionelle metode er at bruge et standard gummihjul til at gnide prøven under et fast tryk og måle sliddet. Men i praksis fandt jeg ud af, at hver 10% stigning i den omgivende luftfugtighed kunne forårsage en udsving på mere end 5% i slidhastigheden. Sidste år i regntiden viste en række eksperimenter, der blev gentaget fem gange, vildt spredte data, og vi opdagede endelig, at det skyldtes, at klimaanlæggets affugtning ikke fungerede korrekt. Min vejleder sagde noget, som jeg stadig husker: "Vejret uden for laboratorievinduet er også en del af de eksperimentelle parametre."
Endnu mere interessant er partikelformens indflydelse. Disse skarpt vinklede mikropartikler slides hurtigere under lave belastninger – ligesom en skarp, men sprød kniv, der let flækker, når man skærer i hårde materialer. Sfæriske partikler, specielt formet gennem en specifik proces, udviser forbløffende stabilitet under langvarig cyklisk belastning. Dette minder mig om småstenene på flodlejet nær min hjemby; år med oversvømmelseserosion gjorde dem kun stærkere. Nogle gange er absolut hårdhed ingen match for passende sejhed.
Der er et andet let overset punkt i testprocessen: partikelstørrelsesfordelingen. Alle fokuserer på den gennemsnitlige partikelstørrelse, men det, der virkelig påvirker slidstyrken, er ofte de 10% ultrafine og grove partikler. De er som de "særlige medlemmer" af et team; for få, og de har ingen effekt, for mange, og de forstyrrer den samlede ydeevne. Engang, efter at vi havde frasorteret 5% af det ultrafine pulver, forbedredes slidstyrken for hele materialepartiet med 30%. Denne opdagelse gav mig ros fra Old Wang i en halv måned på teammødet.
Nu har jeg efter hver test udviklet en vane med at samle de kasserede prøver op. De hvide pulvere fra forskellige partier har faktisk lidt forskellige glanser i lyset; nogle er blålige, nogle gullige. De erfarne teknikere siger, at dette er en manifestation af forskelle i krystalstrukturen, og disse forskelle er ofte kun angivet som en lille fodnote på instrumentets datablad. De, der arbejder med deres hænder, ved, at materialer har deres eget liv; de fortæller deres historier gennem subtile ændringer.
I sidste ende testninghvidt korund-mikropulverer som at lære en person at kende. Tallene på CV'et (hårdhed, partikelstørrelse, renhed) er blot grundlæggende oplysninger; for virkelig at forstå det, skal du se dets ydeevne under forskellige tryk (belastningsændringer), i forskellige miljøer (temperatur- og fugtighedsændringer) og efter længere tids brug (træthedstest). Den milliondyre slidtestmaskine i laboratoriet er meget præcis, men den endelige dom afhænger stadig af oplevelsen af en berøring og et blik – ligesom en gammel maskinarbejder, der kan se, hvad der er galt med en maskine bare ved at lytte til dens lyd.
Næste gang du ser en simpel "Hårdhed 9, Fremragende slidstyrke" på en testrapport, vil du måske spørge: under hvilke forhold, i hvis hænder og efter hvor mange fejl blev dette "fremragende" resultat opnået? De stille hvide pulvere taler trods alt ikke, men hver eneste ridse, de efterlader, er det mest ærlige sprog.