钨元素耐高温比金属铼强的多,为何国产航空发动机叶片不用耐高温的钨,却改用缺乏稀少性能的铼( 二 )


大家都知道,地球内部有三个部分组成,而存储这些稀有物质的地方主要就是地壳,但从现有数据来看,整个地壳中虽然大约存在六百多万吨钨,但可以被人类开采出来的体量却不到三百吨,而我国境内钨的储量就高达五百多万吨,其中河南、江西和湖南就是钨储量排名前三的三个省份 。

钨元素耐高温比金属铼强的多,为何国产航空发动机叶片不用耐高温的钨,却改用缺乏稀少性能的铼

当然,具有更高熔点的钨,其重量相对也会大一些,为什么赶飞机的时大家携带的大件行李需要称重?不管是在地上跑的汽车,还是在天上飞的飞机,自身重量都会对其正常运行构成影响,所以,车子和飞机都不能超载 。另外,钨相对更加脆弱,而耐高温也不等同于最高熔点,所以,有的飞机会使用钨,而有的飞机则会使用铼,具体使用哪一种主要还是要看实际情况 。
航发材料的镍高温合金加入铼后会提升其蠕变强度,铼合金一般含有3%至6%的铼 。第二代合金的含铼量为3%,曾应用于F-16和F-15的发动机中 。第三代单晶体合金的含铼量高达6%,应用于F-22和F-35的发动机中 。铼合金还广泛应用于工业燃气涡轮发动机,比如GE 7FA 。
钨,硬度非常高,是钢灰色至白色的过渡金属,其物理特征非常强,尤其是熔点非常高,是非合金金属的冠军,但钨主要用作钨丝灯泡、X射线管和高温合金 。而且钨还太重(密度大),硬度太高,显得韧性不足 。而且钨在高温环境下,还和空气中的氧气或者氮气发生化学反应,变得更脆 。这些缺点导致钨很少在航发领域应用 。
钨元素耐高温比金属铼强的多,为何国产航空发动机叶片不用耐高温的钨,却改用缺乏稀少性能的铼

铼是一种符号为Re的化学元素,原子序号为75 。它是一种银白色的重金属,在元素周期表中属于第六周期过渡金属 。铼也是地球地壳中最稀有的元素之一,平均含量估值为十亿分之一 。1925年科学家发现了铼元素,它也是最后被发现的稳定元素 。同时其也是熔点和沸点最高的元素之一,铼的熔点高达3182摄氏度,与其对应的,镍的熔点仅为1455摄氏度 。铼是银白色的重金属,属于元素周期表中第6周期过渡金属 。
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铼最大应用便是在航空航天领域 。铼是世界上最稀有的元素之一,平均含量仅为十亿分之一,它是熔点和沸点最高的元素之一,镍铼高温合金广泛应用于制造喷气式发动机的燃烧室、涡轮叶片和排气喷嘴 。
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铼比钻石更难以获取,价格高昂,2011年时平均价格高达每千克4575美元 。全球约7%的铼用于生产航空发动机,其在军事战略上有重要意义 。其次,铼还是化工产业中重要的催化剂,主要应用于铂-铼催化剂,可以用来生产无铅、高辛烷的汽油 。

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