第11版:科技前沿 PDF版下载

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■本期观察:薛子康 张啸峰 朱 槿

人类生产合金的历史有数千年。现代社会,伴随着合金工业发展,性能各异的合金大量涌现,广泛应用在不同领域。今天,为大家介绍3种在航空航天领域占有举足轻重地位的合金。

单晶高温合金——

极限耐高温

单晶高温合金,以单个晶体为单位制造的一种合金。其合金化程度较高,弥补了传统的铸锻高温合金铸锭偏析严重、热加工性能差、成形困难等缺陷。当前,能够大规模应用的第四代单晶高温合金,其承温能力已经达到1140℃。

由于拥有这一“极限耐高温”特性,其更多应用于航空航天发动机的涡轮叶片制造上。使用单晶高温合金制造的涡轮叶片,能够稳定地将高温高压的气流吸入燃烧器,以维持引擎的工作。同时,单晶高温合金热加工性能强劲,在使用单晶高温合金材料制造涡轮叶片时,工匠们还能探索设计出更多诸如“边界层冷却设计”等工业结构,以提升叶片耐高温工作效率。

形状记忆合金——

“记忆”超能力

正如它的名字一般直白,形状记忆合金在加热后能够消除其在低温下发生的变形。虽然自然界具有形状记忆效能的材料有不少,但形状记忆合金的性能却是其中首屈一指的。

这一“记忆”超能力,在航空航天领域内的应用有很多成功范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金材料制作——发射卫星之前,技术人员将抛物面天线折叠起来,装进卫星体内,火箭升空把卫星送入预定轨道后,只需简单地进行加温,折叠的卫星天线就能凭借“记忆”功能自然展开,恢复抛物面形状进行工作。

钨铜合金——

高温会“发汗”

钨铜合金,是钨和铜组成的合金。在很高的温度下,如3000℃以上,合金中的铜被液化蒸发,大量吸收热量,能够快速降低材料表面温度。所以,这类材料也称为金属发汗材料。

钨铜合金在航空航天领域,多用于制作导弹、火箭发动机的喷管、燃气舵等。钨铜合金材料制品不仅具有耐高温、耐高温气流冲刷能力,它在高温下挥发产生的发汗制冷作用,还能有效降低钨铜表面温度,以保证喷管等关键部位在高温极端条件下使用。

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