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为什么钨不是用来制造喷气发动机涡轮叶片的?它的熔点最高

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-07-09 09:14:47

之所以能回答这个问题,是因为我的硕士高温冶金课程就涵盖了这个问题!简短的答案在最后。你先得到长的答案。

教授通过讨论钨丝涡轮机叶片来表明观点:

在高温下,像涡轮叶片这样的部件的性能绝不仅仅是在你制造完部件之后的材料性能。当你有一个相当新的,面向,单晶涡轮叶片与闪亮的热障涂层和所有适当的冷却空气孔激光钻到它准备安装在一个喷气发动机…

为什么钨不是用来制造喷气发动机涡轮叶片的?它的熔点最高

那时的表演很精彩,但不会持续太久。在高温下,涡轮叶片的晶体结构会发生变化。热障涂层和其他保护将逐渐让位给氧气工作的方式下裸露的金属和氧化将发生。(所有东西在高温下都会氧化。)爬行将会付出代价。

所以,你需要担心涡轮叶片的性能会是什么在10000小时或更多的操作之后。

这就把我们带到钨和伙伴。在高温下1小时,10小时,或1万小时后会是什么样子?

的确,钨及其合金的熔点比喷气发动机的镍钴高温合金高得多。在高温下,它们的强度也会更高,所以尽管它们有额外的重量,它们也能应付爬行。但是在服役中还会发生什么呢?

氧化。

你知道钨氧化物的熔点是多少吗?远低于钨的熔点。

当镍superalloy刀片的保护涂层上出现划痕时,下面的合金(镍、铬、铝和其他金属的痕迹)就会形成熔点高于贱金属的氧化物。这是一种故障安全的情况,尽管你通常宁愿不牺牲贱金属的强度来形成脆的保护氧化物。这就是阻隔涂层。

另一方面,当钨合金刀片的保护涂层上出现划痕时,它就会开始变成氧化物,融化,露出新的金属,再氧化,融化,等等。

我的教授讲了一件轶事,在一次对难处理金属涡轮叶片的测试中,在测试结束时发现有一个叶片异常轻。结果发现几乎没有什么,只是陶瓷保护涂层的中空外壳,里面有一些氧化钨残留。涂层已被划伤,刀片上的金属氧化物刚刚熔化掉。

简短的回答:

相信我,钨已经被研究了一遍又一遍的高温应用,如涡轮叶片。但钨并不用于制造喷气发动机涡轮叶片,因为钨氧化物的熔点较低,不像镍和钴高温合金。
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