美国航空发动机不用稀有金属铼吗?

刘露涛

稀有金属铼是航空发动机的重要材料之一,美国的航空发动机不仅运用了稀有金属铼,而且使用效果非常好,极大程度上提升了发动机的性能。同时,美国还是最大的铼金属消费国,控制着全球销售市场,一直处于垄断地位。

铼是种银白色的重金属,是地球地壳中最稀有的元素之一。它拥有非常非常优异的物理化学性质。比如,它的耐高温性非常可观,其熔点在所有元素中是继钨和碳之后第三高的,沸点则居首位。其次,它有非常好的抗腐蚀性能,铼金属块在标准温度和压力下能抵抗碱、硫酸、盐酸、稀硝酸(非浓硝酸)以及王水。

图为高纯铼粉

而航空发动机的话,根据布雷森循环原理,提升涡轮前温度能够很高的改善发动机性能。但是问题也就出在这里,高温情况下,金属往往力学性能会下降,通俗点说就是会变软等等。这样就会极大程度上影响飞机的安全性能。这个就是一个技术瓶颈。

发动机叶片在高温下蠕变断裂

回到主题上,铼这种元素可以掺杂进航空发动机涡轮叶片里面,从而提升涡轮叶片的力学性能和热学性能。毫无疑问,美国在这方面是领先者。在美军所装备的F-16,F-15和X-47B的普惠公司的F100型发动机里,就掺杂了3%的铼元素,效果非常显著。从21世纪开始,涡轮前温度开始像2000K进发,要知道以前的话往往都是在1300K到1500K左右。几百摄氏度的提升对材料是一个非常大的考验。但是,美军通过不断的改进材料,提高铼的比例,成功的提高了涡轮前温度,从而增加推重比。著名的F-22猛禽战斗机,它采用的F119系列发动机就添加了6%的铼元素。

为了找到获得更多的铼金属,成都航宇超合金技术有限公司通过与湖南有色研究院的合作,用一年多的时间攻克了技术难题,实现了铼的提纯。但是坐拥这样的稀缺资源,张政和股东们却发现这种稀有金属在国内却几乎没有销路。
无奈之下,他们把眼光转向国际市场,希望用资源换技术的模式,寻求与国外这类合金制造企业的合作。
成都航宇超合金技术有限公司董事长 张政:每一家都希望跟我们签长协价,我们只要生产出来他们就要,但是因为这项技术,所有掌握这个单晶技术的国家的企业,都受制于美国的一个法律,是不得参与技术合作的。


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