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不怕2400度高溫,西工大新突破!中國六代機,將使用太空葉片

2024-07-20科技

文|明月

編輯|明月

前言

超高溫合金,對於大多數人來說,可能是一個很陌生的名詞,但實際上,它的套用範圍非常廣,跟我們的生活息息相關。比如說,你坐的飛機,可能就是使用了超高溫合金材料;再比如說,未來的核電站、核動力航母,也會使用這種材料。

想要研究這種材料,最好的地方就是太空,而中國的超高溫合金研究,已經開始進入太空實驗階段。那麽今天的標題就是,不怕2400度高溫,西工大新突破!中國六代機,將使用太空葉片。

一、中國空間站,超高溫合金進入太空實驗

在中國的太空事業中,有一所大學非常活躍,那就是西北工業大學,也就是我們常說的西工大。

最近,西工大的科研團隊又帶來了一個好訊息,他們主導的「中國空間站超高溫合金材料」專案,已經取得了新的進展。

這個專案的名字聽上去非常高大上,但實際上,就是為了研究一種叫做「超高溫合金」的材料。超高溫合金,顧名思義,就是可以在非常高的溫度下使用的一種合金材料。

一般來說,人們對金屬的熔點,大概知道在幾百度或者一千多度左右,但是超高溫合金,它的熔點,可以達到2400多攝氏度。

這樣一來,就意味著,無論是在航空航天領域,還是在核能領域,都可以找到超高溫合金的身影。

要想把這種材料做好,可不是一件容易的事情,它需要非常出色的耐高溫效能,在2000多度的高溫下,依然可以保持較好的力學效能。

它還需要有很好的抗氧化效能,在高溫下,很容易跟空氣中的氧氣發生反應,如果出現氧化,材料的效能就會下降。室溫下的韌性也非常關鍵,在常溫下就變得非常脆,那麽就無法承受外部的沖擊。

要想研究這種材料,最好的地方就是太空,只有在太空中,才能真正做到微重力條件下的加熱和冷卻,這樣一來,就可以避免很多地面實驗的困難。

西工大的科研團隊,已經開始把超高溫合金送上了中國空間站,準備在太空中進行一系列的物理實驗。

這些實驗樣品,將搭乘天舟三號、天舟四號和天舟五號,進入空間站的實驗櫃,這樣一來,就可以獲得非常好的實驗環境,為超高溫合金的研究提供有力支持。

為了更好地研究這些材料,他們還特地準備了一個「無容器材料實驗櫃」,這樣一來,就可以避免容器和材料的接觸,也可以徹底避開反應和汙染的問題。

透過這次太空實驗,相信超高溫合金的研究會有一個新的突破,這樣的突破,將會惠及很多領域,包括飛機、核電等等。

二、航空發動機,需要超高溫合金

說起航空領域,大家可能會覺得非常遙遠,飛機就是我們生活中非常常見的交通工具,而飛機上的渦扇發動機,更是離不開超高溫合金的幫助。

渦扇發動機,可以說是飛機的「心臟」,它的效能,直接關系到了飛機的飛行效能。

在渦扇發動機中,有一樣東西,叫做高壓渦輪葉片,這個零件,可以說是整個發動機中最「辛苦」的一塊,因為它需要承受非常高的溫度和壓力。

普通的發動機,可能在1800度左右,高壓渦輪的溫度就已經超過了這個數值,隨著技術的不斷提升,未來的發動機,比如說我們研發中的第六代機,可能會有更高的需求,溫度可能超過2000攝氏度。

在這樣的高溫下,普通的合金材料,已經無法滿足要求,超高溫合金,就成了非常好的選擇。 它可以保持較好的力學效能,可以抵抗高溫氧化,也不會在高溫下變得非常脆,完美地滿足了發動機的需求。

想要制造這樣的葉片,並不是一件容易的事情,葉片不僅需要有很好的材料效能,還需要有非常精密的結構和形狀。

這樣一來,加工工藝就非常苛刻,必須做到非常高的精度,葉片中還有一些空心結構,需要進行內部冷卻,這更加增加了制造的難度。

有了超高溫合金的幫助,相信這樣的葉片可以順利制造出來,它的效能,也會給飛機帶來非常大的提升。

超高溫合金還可以用在很多地方,比如說火箭的噴嘴、核動力航母的燃料棒外殼,它的套用範圍非常廣,可以說是航空航天領域的「金子」。

三、中國的航天事業,越來越強大

我們不僅可以看到超高溫合金的「大作」,還可以看到中國航天事業的「大作」。現在的中國空間站,已經不僅僅是一個空間實驗室,還是一個「高科技的孵化器」,可以為各種科學實驗,提供絕佳的實驗環境。

透過這樣的實驗,我們可以更好地研究材料的微重力冶煉、生長,也可以研究材料的結構和效能變化,這對於材料的研究和套用,有著非常大的推動作用。

除了超高溫合金,還有一種叫做「鋯合金」的材料,也被送上了中國空間站,進行太空實驗。

鋯合金,可以說是非常「百變」的材料,它不僅可以用在核能領域,還可以用在生物醫學和航天材料等領域。

透過這次實驗,科學家們發現,在太空中,鋯合金的熔化和凝固過程,出現了非常特殊的「漩渦狀結構」,這樣的結構,是在地面實驗中所看不到的,也是非常珍貴的「太空成果」。

鋯合金的太空實驗,還可以給人類帶來很多「意外收獲」,比如說,它可以用在人造關節上,還可以用在核電燃料棒的研究中,可以說是非常「厲害」的材料。

透過這樣的實驗,我們可以更好地認識各種材料,也可以為人類的科學事業,做出更大的貢獻。

結語

太空,永遠是人類的「追夢號」,也是人類的「最後的邊疆」。正是因為有了航天事業的不斷發展,人類才能有更多的「未知領域」可以探索,也才能有更多的「高科技成果」可以套用。

透過太空的實驗和觀測,我們可以更好地認識地球,也可以為地球的可持續發展,提供更多的「科學指導」。

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