从材料科学到纳米科学

行业专家不断拓展科学边界之时，就会有新的发现涌现出来。如今，铁姆肯公司的客户越来越接近他们的目标：实现电动飞行，寻找利用可再生能源的新方法。每一次机械领域的飞跃都离不开一个常见的问题：哪些材料可以满足每种新应用的需求？

了解金属的物理和化学表现至关重要，因为它可能为下一代的创新提供信息依据。资深材料专家 Aaron Muhlenkamp 和 Amanda Grow 探讨冶金专业技术如何成为奠定铁姆肯公司行业领导地位的核心，及其在提升客户绩效和轴承工艺性方面发挥的关键作用。

客户至上：冶金就是终极应用科学

有时，科学用于解答理论问题。另一些时候，科学用于解决现实世界的问题。尽管冶金学研究两者皆可，但铁姆肯公司所有研发工作的目的都是为了获得新发现，帮助解决当前面临的具体工程挑战。

热处理专家兼铁姆肯公司常驻轴承冶金学培训师 Aaron Muhlenkamp 说道，“我们的一切工作都可分为两个类别：性能或工艺性。”。

性能方面，冶金学方面的发现可帮助我们根据不同的应用需求选择最佳的材料。例如，必须承受数十年太空极端条件的轴承与支持电动汽车在地球上日常通勤的轴承，有着迵然不同要求。这意味着每种轴承需要材料具备不同的力学性能。正确的特性可提高轴承及其支持的整个系统的性能和效率。

Muhlenkamp 指出，随着原始设备设计人员改进其系统的功能，对性能的需求也在不断变化。冶金学研究的脚步永远不能停。因为，只有这样，我们才能确保新型轴承能够具备更高的工作速度，承受更重的负载或应对更高的温度。

Muhlenkamp 说道，“有越来越多的客户找到我们并表示：‘我们有一种常规的应用，但它的工作温度需要比以前高 50 度。你们可以如何帮我们解决这一问题？’”。“或者，我们要求确保 11 英尺宽的轴承能够承受海上风力条件下令人难以置信的载荷。归根结底，我们需要获取并测试材料，证明哪些材料满足要求。”

“满足”性能要求的材料还必须适用于轴承制造过程。材料是否容易获得？能否进行热处理、机加工或其他制造工艺？是否具有成本效益？在为铁姆肯公司的工程师和客户提供选材方面的建议时，冶金专家需要考虑所有这些问题。

在业内开展世界一流的研究

20 世纪初，为满足其钢铁供应商的资格认证需求，铁姆肯公司于 1913 年开始大力建设公司内部冶金和材料特性的研究能力。如今，公司拥有一支由 26 名材料科学专家组成的全球团队和一间一流的冶金实验室，配备一些世界上分辨率最高的设备。

Amanda Grow 专门从事测试和新型材料解决方案，帮助铁姆肯公司巩固其轴承技术方面的领先地位，他说道，“借助这些工具，我们可以深入了解了材料的化学成分、微观结构、加工特性、力学性能和产品性能结果。我们的研发实验室可与许多大学的实验室媲美。”

“借助这些工具，我们可以深入了解了材料的化学成分、微观结构、加工特性、力学性能和产品性能结果。我们的研发实验室可与许多大学的实验室媲美。”

Amanda Grow
资深材料专家

一些实验室依赖于更基础的硬度测试获得有关材料力学性能的半定性数据，但铁姆肯公司使用压痕塑性测定法来收集更准确和详细的信息。这种方法有助于绘制有关材料应力-应变关系和终极拉伸强度的更精确信息。我们会根据这些结果来确定某一材料是否能够适应铁姆肯公司的轴承制造工艺，并在将来支持实际的应用。

公司冶金学家还利用最新的辉光放电光谱法研究材料的化学成分。

Grow 说，“简单来说，我们会用氩离子轰击钢质工件，慢慢地去除材料。在去除材料层的过程中，设备会分析材料的成分，一次分析一纳米。为了让你们对纳米有更清晰的认识，人的头发宽度为 75,000 至 100,000 纳米。”

铁姆肯公司最近正致力于在移动端实现冶金测试能力，借助小型化技术在钢厂扫描钢材，进行化学分析和质量检查。与需要占用两张办公桌的同类型传统实验室设备相比，手持式设备可快速完成相同的工作。

“能够越快地获取优质的数据，就能越快地做出明智的决策。”Muhlenkamp 说。

放眼未来的材料科学

铁姆肯公司凭借其强大的冶金专业技术背景不断拓宽视野，支持公司不断增长的产品组合，满足不断变化的客户需求并保持创新速度。

铁姆肯公司最近推出了采用陶瓷滚动体的混合航空航天轴承。陶瓷具有独特的特性，可在高速下提供出色的强度，并可作为航空应用中钢材的轻质替代品。

收购 GGB 后，铁姆肯公司最近将聚合物也纳入公司的业务范围，除了核心轴承产品组合之外，研发部门正逐步参与其他产品的材料开发和选择。铁姆肯公司的专家正在探索增材制造，以提升产业链产品的某些性能特征。

Muhlenkamp 和 Grow 一致同意：在铁姆肯公司不断扩展其技术能力的过程中，客户响应仍然是与未来创新保持同步的重点。

Muhlenkamp 称，“这一切的关键在于获得知识的速度。能够越快地获取优质的数据，就能越快地做出明智的决策。”

“还有敏捷性，”Grow 补充说。“我们希望成为一家越来越敏捷的制造公司。我们知道如何做到这一点。”

铁姆肯公司在其世界一流的研发实验室开展研究活动，帮助为客户提供更好的创新产品。详细了解铁姆肯公司为全方位提升技术水平，而在轴承性能建模与预测和新产品测试等领域开展的投资。

Published: 2024/01/15