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为什么说高温合金的发展使飞机跑得更快
发表于:2020-03-22 23:48:09

 在各类交通工具中,飞机以速度快见长,而且越来越快。英、法两国联合研制的“协和号”飞机,时速为2125公里,相当于音速的两倍多,在喷气客机中名列首位。飞机不仅飞得快,飞得远,而且载运量也越来越大。美国的“波音747”喷气式客机,一次就能载运360名旅客,加上运载的货物,总载重量可达360吨。它装有4台喷气发动机,每台功率为19000马力,加在一起是76000马力。飞机的大型化和高速化,对金属材料提出了越来越高的要求。喷气式飞机的“心脏”——喷气发动机——对材料的要求尤其苛刻,其中涡轮叶片是涡轮喷气发动机的关键部件,要求能耐上千度的高温;先进的涡轮喷气发动机的燃气入口温度已达1370℃。


  涡轮喷气发动机从前方吸进大量的空气,空气经压气机(由涡轮带动)压缩后进入燃烧室,同时往燃烧窒里喷进燃料,经点火燃烧后产生高温高压的气体。高温高压气体以每秒数百米的速度冲向涡轮,使涡轮带动压气机转动,同时从尾喷管高速喷出,喷出气体的反作用力,就推动着飞机向前飞行。涡轮叶片不仅要经受高温的考验,而且要经受气动力和离心力的作用,产生拉应力和弯曲应力;燃气流的高速脉冲,又会使叶片产生振动应力。此外,二氧化硫、氧气、含氯化钠的水蒸气等多种腐蚀介质也是一个极大的威胁。这就要求制造涡轮叶片的材料能有足够的抗拉强度、拉蠕变强度以及良好的耐机械疲劳和热疲劳的性能,要有抗高温氧化和抗热腐蚀的能力,材料的使用寿命应长达一万个小时以上。


  要求如此这般,哪种材料能够胜任?铁、钴、镍、铬的熔点不低,可一遇到高温就会氧化,层层脱皮,直到散架为止,而且温度一高、强度下降很多,根本没法使用。钼、钨、钽、铌是出名的难熔金属,熔点高达1900~3400℃以上,但是同样经受不住氧气等腐蚀介质的袭击。铂、铑等贵金属可以使用到更高的温度,可是它们的价格又太昂贵了。经过科学家们的努力,现在终于研制出了一系列能在高温条件下工作的合金——高温合金,它们个个都是名副其实的“烈火金刚”,为高温技术的发展作出了贡献。


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