钛合金对于航空发动机的意义?
现代飞机的航行最高时速已达到音速的2.7倍以上。这么快的超音速飞行,会使飞机与空气摩擦而产生大量的热。当飞行速度达到音速的2.2倍时,铝合金就经受不住了。必须采用耐高温的钛合金。
当航空发动机的推重比从4~6提高到8~10,压气机出口温度相应地从200~300℃增加到500~600℃时,原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金。
近年来科学家们对钛合金性能的研究工作,不断取得新的进展。原来由钛、铝、钒组成的钛合金,最高工作温度为550℃~600℃,而新研制的钛化铝(TiAl)合金,最高工作温度已提高到1040℃。
用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片,可以减轻结构重量。飞机每减轻重10%,可节省燃料4%。对火箭来说,每减轻1kg的重量,就可增加15km的射程。
为什么不能用钛合金做航天飞机的隔热材料?
钛合金的热导率较高,不如常用的石棉、陶瓷等材料隔热效果好。在高温环境下,钛合金容易发生氧化反应,失去强度和韧性,导致失效。另外,钛合金的价格较高,生产成本也较高。因此,在航天飞机隔热材料的选择中,钛合金并不是一个理想的选择。
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(图片来源网络,侵删)
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