Các nhà khoa học Trung Quốc vừa tìm ra phương pháp kéo dài gấp đôi tuổi thọ của nòng pháo, dựa trên kỹ thuật mạ chrome cổ xưa có từ thời Tần Thủy Hoàng. Nghiên cứu này được thực hiện bởi một nhóm các nhà khoa học tại Viện Cơ khí và Điện tử Tây Bắc ở Hàm Dương, Tây An, dưới sự dẫn dắt của ông Gao Ying.
Phát hiện này bắt nguồn từ việc phân tích những thanh kiếm đồng được chôn cùng đội quân đất nung của Tần Thủy Hoàng. Sau hơn 2.000 năm dưới lòng đất, những thanh kiếm này vẫn sắc bén và không bị gỉ sét. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng bề mặt kiếm được phủ một lớp muối chrome mỏng (chỉ 10-15 micromet), được bảo vệ bởi một lớp màng oxit bên dưới, giúp ngăn chặn quá trình ăn mòn. Điều này cho thấy người Trung Quốc cổ đại đã sở hữu kỹ thuật xử lý bề mặt kim loại rất tinh vi.
Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí công nghệ quốc phòng hàng đầu của Trung Quốc, Acta Armamentarii, nhóm của ông Gao đã cải tiến kỹ thuật mạ chrome cổ xưa này thành một giải pháp hiện đại, giúp giải quyết một trong những vấn đề lớn nhất đối với pháo hiện đại: sự ăn mòn.
Pháo hiện đại, đặc biệt là pháo tốc độ cao và pháo tự hành, phải chịu đựng những điều kiện khắc nghiệt khi bắn. Nhiệt độ bên trong nòng pháo có thể lên tới hơn 3.000 độ C, và áp suất vượt quá hàng chục nghìn atmosphere. Sự kết hợp của ăn mòn hóa học từ khí thuốc, mài mòn cơ học từ đạn, và sốc nhiệt từ các lần bắn liên tiếp dẫn đến mài mòn nhanh chóng, nứt vi mô, và cuối cùng là xuống cấp nòng pháo. Điều này không chỉ làm giảm độ chính xác mà còn gây ra những rủi ro nghiêm trọng nếu pháo gặp trục trặc.
Mạ chrome một lớp từ lâu đã là phương pháp tiêu chuẩn để bảo vệ nòng pháo. Tuy nhiên, lớp phủ chrome thông thường có những hạn chế, bao gồm áp lực bên trong cao, độ bám dính kém và dễ phát triển các vết nứt sâu liên kết với nhau, đặc biệt là trong điều kiện bắn liên tục. Khi những vết nứt này lan đến lớp thép nền, tình trạng ăn mòn sẽ tăng tốc và gây ra bong tróc.
Để khắc phục những hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một lớp phủ chrome kép. Lớp đầu tiên là lớp “chrome mềm” mờ, được mạ ở nhiệt độ và mật độ dòng điện thấp hơn. Lớp này được thiết kế để tăng độ bền và dẻo dai, giảm lỗ rỗng và áp lực bên trong. Lớp thứ hai là lớp chrome cứng hơn, được mạ với dòng điện và nhiệt độ cao hơn, tạo thành một lớp vỏ chống mài mòn.
Kết quả là một lớp phủ dày 40 micromet, với một nửa là chrome mềm và một nửa là chrome cứng. Ranh giới giữa hai lớp này hoạt động như một rào cản tự nhiên, ngăn chặn sự lan truyền của các vết nứt. Thay vì lan sâu và khó kiểm soát như ở lớp mạ chrome đơn, các vết nứt bị chặn lại ở giao diện giữa hai lớp. Hình ảnh vi mô cho thấy các vết nứt ngắn nằm rải rác trong lớp ngoài, nhưng hiếm khi xuyên qua lớp chrome mềm bên dưới.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, lớp phủ chrome hai lớp cho thấy kết quả đầy hứa hẹn. Ở nhiệt độ phòng, tỷ lệ mài mòn giảm 23% so với lớp mạ thông thường. Ở nhiệt độ 600 độ C (mô phỏng bắn liên tục trong chiến đấu), mức độ mài mòn của lớp phủ đơn tăng 98%, trong khi lớp phủ kép chỉ tăng 33%. Hệ số ma sát vẫn ổn định và thử nghiệm độ bám dính cho thấy độ bền vượt trội dưới ứng suất uốn.
Trong thử nghiệm bắn thực tế, nòng pháo sử dụng lớp phủ đơn chỉ bắn được 400 phát liên tiếp thì bị nứt lan thành mạng lưới, lớp mạ chrome bắt đầu bong tróc và rãnh xoắn giúp ổn định đạn bị mòn, làm giảm độ chính xác. Trong khi đó, nòng pháo sử dụng lớp phủ kép gần như không thay đổi. Bề mặt của nó vẫn mịn, chỉ có một vài vết nứt nông riêng biệt mà không bị bong tróc lớp mạ hoặc mòn rãnh xoắn.
Mặc dù kết quả rất hứa hẹn, nhóm nghiên cứu vẫn cần giải quyết một thách thức quan trọng trước khi có thể ứng dụng rộng rãi kỹ thuật này: mở rộng công nghệ cho nòng pháo cỡ nhỏ và trung bình có tỷ lệ chiều dài so với đường kính lớn. Trong những trường hợp này, việc duy trì độ dày lớp phủ đồng đều sâu bên trong lỗ hẹp là vô cùng khó khăn.
Admin
Nguồn: VnExpress
