Lớp phủ từ thời Tần giúp bảo tồn vũ khí suốt 2.000 năm
Các nhà khoa học Trung Quốc mới đây đã công bố kết quả thử nghiệm cho thấy tuổi thọ của nòng pháo hiện đại có thể tăng gấp đôi nhờ áp dụng kỹ thuật chống ăn mòn từ thời nhà Tần, vốn từng được sử dụng để bảo vệ các vũ khí bằng đồng được chôn cùng đội quân đất nung nổi tiếng.
Khi đội quân đất nung được phát hiện năm 1974, các vũ khí đi kèm vẫn sắc bén và không bị hoen gỉ dù đã nằm dưới lòng đất hơn 2.000 năm – điều khiến cả thế giới kinh ngạc.
Bí quyết, theo các nhà nghiên cứu, nằm ở một lớp phủ muối crôm cực mỏng (dày từ 10 đến 15 micrômét), giúp bảo vệ các vũ khí khỏi bị oxy hóa trong suốt hàng thiên niên kỷ.
Ngày nay, pháo binh hiện đại như lựu pháo và đại bác phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, với nhiệt độ có thể vượt quá 3.000°C và áp suất lên tới 400 megapascals (tương đương hơn 400.000 kilopascal).
Bên cạnh đó, chúng liên tục chịu áp lực cơ học và nhiệt khi khai hỏa, khiến nòng pháo dễ bị ăn mòn và rạn nứt, làm giảm độ chính xác và tăng nguy cơ hỏng hóc nghiêm trọng.
Phối hợp lớp crôm mềm và cứng để ngăn nứt, tróc
Hiện nay, nòng pháo thường được mạ một lớp crôm điện phân nhằm bảo vệ thép bên trong.
Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều hạn chế: lớp crôm thường có độ bám dính kém, căng thẳng nội cao, và không thể ngăn nứt xuyên sâu vào kim loại – điều có thể dẫn đến hiện tượng tróc mảng (spalling) hoặc ăn mòn nhanh hơn.
Để khắc phục, nhóm chuyên gia tại Viện Cơ điện Tây Bắc ở thành phố Hàm Dương đã phát triển một kỹ thuật mới sử dụng hai lớp mạ crôm thay vì một.
Lớp đầu tiên là lớp crôm mềm, được phủ ở nhiệt độ và cường độ dòng điện thấp, giúp tạo nên bề mặt dẻo dai, giảm thiểu lỗ rỗng và ứng suất nội.
Lớp thứ 2 là lớp crôm cứng bên ngoài, được mạ ở nhiệt độ và dòng điện cao hơn, có khả năng chịu mài mòn vượt trội. Theo nhóm nghiên cứu, ranh giới giữa 2 lớp này hoạt động như một “vách ngăn” ngăn vết nứt lan sâu vào kim loại, tương tự nguyên lý của kính an toàn nhiều lớp.
Gấp đôi tuổi thọ nòng pháo, hướng tới pháo binh tương lai
Trong các thử nghiệm, lớp mạ 2 tầng cho thấy độ mài mòn thấp hơn khoảng 23% so với lớp mạ crôm đơn truyền thống ở nhiệt độ phòng. Khi thử ở mức 600°C, lớp mạ crôm thông thường bị mài mòn tăng 98%, trong khi lớp mạ hai tầng chỉ tăng 33%.
Khi bắn thử 400 phát, các nòng pháo tiêu chuẩn xuất hiện nhiều vết nứt, tróc lớp mạ và hư hại rãnh xoắn.
Ngược lại, nòng pháo dùng lớp phủ mới có bề mặt vẫn nhẵn, chỉ xuất hiện một số vết nứt nhỏ và rãnh xoắn vẫn còn nguyên vẹn. Nhóm nghiên cứu cho biết kỹ thuật này có thể giúp kéo dài gấp đôi tuổi thọ của nòng pháo.
Bước đột phá này không chỉ giúp giảm chi phí bảo dưỡng và nguy cơ hỏng hóc, mà còn tăng đáng kể độ tin cậy và độ chính xác của vũ khí. Công nghệ mới đặc biệt hữu ích cho các loại đạn thông minh, dẫn đường chính xác và siêu thanh trong tương lai.
Ngoài ra, kỹ thuật mạ kép cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển pháo binh nhẹ hơn – yếu tố then chốt cho các hệ thống tác chiến cơ động và chiến trường tương lai.
Nhóm nghiên cứu hiện đang lên kế hoạch ứng dụng công nghệ này cho các loại nòng pháo cỡ nhỏ hơn, vốn khó phủ đều lớp mạ, đồng thời tiến tới xây dựng quy trình chuẩn công nghiệp, gồm bước xử lý bề mặt và phủ kín.
Bằng việc kết hợp lớp crôm mềm và cứng, nòng pháo hiện đại không chỉ trở nên bền hơn mà còn tin cậy và hiệu quả hơn, đánh dấu bước tiến quan trọng cho sức mạnh hỏa lực tầm xa trong chiến tranh tương lai.
