它被称作“叶片味精”,这也是中国航发寿命只有美国十分之一原因

目前美国最好的航空发动机最大寿命已经接近10000小时,相比之下,俄罗斯航空发动机寿命最高也就在2000个小时左右,而中国以往航空发动机的使用寿命还不到1000小时甚至可能更低,差距是非常明显的。

它被称作“叶片味精”,这也是中国航发寿命只有美国十分之一原因

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为什么会有这么大的差距,除了制造工艺上的差距以外,最重要的就是材料研究上的差距上了。主要就是是金属铼的运用,这种金属可以让发动机的寿命得到成倍的提升,它能够提高发动机涡扇叶片的耐高温性,铼的熔点高达3100度,而且强度极高。把它运用到空心单晶涡轮叶片中,可以让发动机加力燃烧室,工作时间更长,而且不容易损坏,对提升发动机的推力有着巨大的作用。

金属铼密度21.04克/厘米3,熔点3180℃,沸点5627℃。晶格类型六角密集。外表与铂同,纯铼质软,有良好的机械性能。溶于稀硝酸或过氧化氢溶液。不溶于盐酸和氢氟酸中。在高温下,与硫的蒸气化合而形成硫化铼ReS2。不与氢、氮作用,但可吸收H2。化合价有3、4、6和7。能被氧化成很安定的七氧化二铼Re2O7,这是铼的特殊性质。

铼是航发中非常重要的金属元素。在自然界中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。我们知道制造喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片和排气喷嘴会广泛使用镍铼高温合金。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%,曾广泛应用于F-16和F-15战斗机的发动机中。第三代单晶体合金的含铼量高达6%,应用于F-22和F-35战斗机的发动机中。铼合金还广泛应用于工业燃气涡轮发动机,比如GE-7FA。

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铼被称作“叶片味精”,对于燃气轮机的涡轮叶片提高耐热性能具有重要作用。由于美国掌控智利的最大铼矿,西方的航空涡轮叶片放入3%的铼制作单晶叶片,就能提高涡轮前温度,从而提高发动机的推重比。

最近我国也有铼矿发现,也研发成功了1%铼的2代单晶叶片,性能局部超出西方同代高铼叶片。这样就大大降低了太行发动机都造价。


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