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先進航空發(fā)動機不會只因“錸”而到來

2017-09-13 16:51:24    國際在線  參與評論()人

9月初,一則《中國發(fā)現(xiàn)超級金屬“錸”》的消息引起熱議,稱這一稀有金屬能突破航空發(fā)動機研制的瓶頸。

“錸”是個什么金屬,與航空發(fā)動機的關(guān)系是什么?有了“錸”,我國航空發(fā)動機就能有質(zhì)的飛躍嗎?9月11日,北京天驕航空產(chǎn)業(yè)投資有限公司創(chuàng)新研究院副院長、國家“千人計劃”專家王光秋在接受科技日報記者采訪時稱,航空發(fā)動機研制是一個系統(tǒng)工程,不會單靠“錸”就有大的突破,其僅是增加發(fā)動機材料性能的因素之一。

稀有、高熔點、結(jié)實難開裂

先看看“錸”的前世今生。

錸,一種金屬元素,是高熔點金屬之一。根據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)威的《蘭氏化學手冊》,錸是僅次于鎢(3308攝氏度)的第二難熔金屬,熔點為3180攝氏度。

百度百科查詢,錸還是一個真正的稀有元素,在地殼中的含量僅僅大于鏷和鐳。再加上它不形成固定礦物,通常與其他金屬伴生,使它成為自然界最后被發(fā)現(xiàn)的稀有元素。

1872年,門捷列夫根據(jù)元素周期律預言,在自然界中存在一個尚未發(fā)現(xiàn)的,原子量為190的“類錳”元素。直到1925年,德國化學家諾達克用光譜法在鈮錳鐵礦中發(fā)現(xiàn)了這個元素,取萊茵河稱謂將其命名為“錸”。

據(jù)《蘭氏化學手冊》,除高熔點外,錸有極高的強度且塑形很好(俗稱“既結(jié)實又難以開裂”),在高溫、急速冷卻和猛烈加熱并帶有強烈機械沖擊和振動的條件下,“錸”也具備極佳的長時間工作抵御變形和開裂能力。

增加渦輪葉片合金材料性能的元素之一

渦輪葉片為現(xiàn)代航空發(fā)動機中一個關(guān)鍵部件,在發(fā)動機工作時不僅需同時承受約1600攝氏度高溫、數(shù)十個大氣壓和以每分鐘數(shù)萬的轉(zhuǎn)速,還要承受強大離心力的持續(xù)作用。

“如此嚴苛的工作條件,發(fā)動機所用材料仍需做到不能熔化,不能變形,不能斷裂。而錸的一系列特性,使之成為極佳選材之一。”王光秋說,比起上一代航空發(fā)動機采用的定向結(jié)晶的普通葉片,新一代則普遍采用單晶葉片,這可增加200攝氏度左右的渦輪燃燒溫度,有錸加入單晶葉片,可以增強材料各方面的性能。

錸加入單晶葉片的歷史或有20年左右。但由于錸量少且提純成本高,使其價格十分昂貴,不可能大范圍用于航空發(fā)動機研制。據(jù)《南方財富網(wǎng)》援引美國地質(zhì)調(diào)查局報告稱,全球探明的錸儲量僅為2500噸左右,其價格跟白金價格相仿,一克大概需要兩三百塊錢。另據(jù)資料顯示,2010年,中國陜西某礦山勘探到176噸。

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