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这种制造飞机涡轮叶片的材料居然大部分来自小行星

2019-01-21 19:26:12

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航空界有句话，叫做推重比到了，板砖都能飞！这说明发动机对飞机性能的决定性影响。而航空发动机技术，恰恰是世界强国领先我们幅度比较大的一个重点领域之一。要追赶上世界先进水平，发动机的设计、材料、装配和工艺都要全面的提高，而发动机材料是否先进，是一切后续水平提高的基础。

如果把现代化的喷气航发拆开来看，无论是涡扇还是涡喷，其内部就像是大大小小十几级的叶片串联构成。实际上现代喷气发动机的原理就是古代的走马灯，只是一种复杂N倍的走马灯罢了。在当代喷气发动机内部层层叶片中，制造材料也是不一样的。一般分为风扇、低压压气机、高压压气机、高压涡轮和低压涡轮等多级。总的来看，分为冷端和热端两部分。冷端就是气流温度还比较低的进气和压缩的前端；而热端主要是高温高压的中后段叶片。当代的风扇和压气机段一般采用钛合金制造，也有的民航大推力发动机，用复合材料制造主风扇。

因此冷端材料多种多样。而热端材料，主要是涡轮部分的叶片，用材却大同小异，基本都是高温镍基合金。现在一说起先进航发涡轮叶片的制造，很多人必要提到铼金属。实际上金属铼只是增强这些涡轮叶片耐高温高压的特种添加剂。航发专用铼镍合金中，最多含有6%的铼，因此铼并不能作为制造涡轮叶片的主材。都知道做菜要加盐，加入适量的盐份菜才能好吃。但是盐本身却无法做菜。同样道理，加入适量的金属铼可以大大提升涡轮叶片的性能。但是制造叶片的基材却不是金属铼。而是金属镍。

镍是一种金属化学元素，符号Ni，原子序数28，原子量58.69。大多数人可能没有见过纯镍金属。但是镍本身并不罕见。第四套人民币的一元硬币的材料就是钢芯镀镍。也就是说，想看看镍金属是什么样子，找一枚一元硬币就行。从硬币的外观，就知道镍是一种银白色金属质感很强的材料。具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，耐腐蚀，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料。

多被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。镍在民用工业中最大的用途就是制造不锈钢，不锈钢的品质和耐腐蚀性，和添加的金属镍的多少直接有关。在航空工业中，喷气飞机高压高温涡轮段叶片和火焰喷嘴的制造基材就是镍基合金。

人类利用镍金属很早。古代曾经被叫做白铜。古埃及、巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁制作器物。1751年瑞典人克龙斯泰德用木炭还原红镍矿，首次制得比较纯的金属镍，其德文含义就是“假铜”。镍在地壳中的含量为万分之1.8，并不是特别高。但是当今人类利用的镍矿却非常的集中，而且含镍量往往高的惊人。这是什么原因呢？

镍是和铁关系非常近的两种金属元素。纯铁和纯镍很容易混合，两者的外观也非常接近。铁的原子序数是26，镍是28，可见是自古关系走的非常近的两个老伙计了。说白了都是类铁元素。他们两者都是恒星在内部核反应的后期，由碳元素聚变而成。而恒星到了这个反应阶段，也距离爆炸和崩溃的生命末期不远了。太阳系行星中的铁和镍元素，都不是太阳反应产生，而是在形成太阳系的原始星云中本来就存在。而这些原始星云，都是更老的一代超新星或者巨行星爆炸后的产物。行星上所有比铁更重的金属元素，都是上一代恒星产生的。