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钨比铼更耐高温,为何发动机叶片却偏爱铼?

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最近一段时间,关于C919大飞机以及国产航发的讨论一直很高。特别是关于涡扇发动机以及CJ2000发动机的一些详细数据公开之后,更是让不少爱好者都十分的兴奋。毫无疑问,我们在航发方面的发展是越来越快了。

对于航空发动机来说,叶片是其中的核心之一,由于叶片需要面临高温、高压、强离心力的恶劣环境之下工作,就意味着叶片需要更加稳定的性质。最重要的是,叶片在工作的时候不仅不能发生断裂,同时也不能有任何的错位。因此,叶片一般来说是需要有出色的耐热、抗腐蚀、抗嚅动等特性。

发动机在工作的时候会产生极高的温度,可以说许多常见的金属都很难在这种温度之下保持不发生变形。以F119发动机为例,这款发动机涡流前沿的温度达到了1703摄氏度,想要在这种高温情况之下保持工作,就需要叶片采用特殊的金属材料。

钨的熔点为3422摄氏度,完全可以满足这种温度,可是基本上却很少有用钨合金作为发动机叶片材料。事实上,钨虽然熔点很高,但是在高温情况之下很容易会和氧气发生一系列的反应,导致金属性质的改变,并且还容易生锈、产生各种气体。

也正是因为这个缘故,在发动机叶片上,钨虽然也有被使用,但是用途并没有那么广,反而是熔点更低一点的铼作为更常用的发动机叶片材料。

事实上,铼本身也是一种耐高温的材料,其熔点和钨之间也没有太大的差距,达到了3186摄氏度,这其实也远超过发动机在工作时候的温度。最关键的是,铼这种材料在其他方面也有很出色的表现,例如能够抵抗1172Mpa的拉升,并且很少会发生热胀冷缩等情况。要知道,发动机在运行的时候温度高达上千度,可是停止工作的时候温度又会逐渐冷却,直到恢复室温。

这也就意味着发动机的温度会有一个较大程度的差距,在这种情况之下一般的材料很容易会发生各种情况的变形。

毕竟很多材料都会发生热胀冷缩的情况,但是膨胀和缩小之后形状并不会完全的恢复。最重要的是,发动机的使用寿命还是比较长的,叶片如果经常需要更换那么很容易影响到发动机的寿命。

也正是因为这个缘故,对于发动机叶片来说,耐高温虽然很重要,但是其他一些耐变形的性质也十分的重要。发动机叶片如果在使用的时候变形,那么甚至有可能会导致摩擦接收器进而导致起火进而导致爆炸。

发动机作为航空航天领域的核心,其制造门槛非常之高,这不仅是因为各种技术难度很高,并且也是由于需要大量材料方面的技术作为支撑。一些好的材料甚至可以让发动机更加耐用,或者是具有更加出色的使用性能。

也正是因为这个缘故,所以目前在全球范围之内能够自主研发生产航发的国家并不多,甚至可以说很多国家连铼合金都无法生产制造。

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