#三分钟讲科普#
面对呼呼高速气流与成千上万度的高温,我们平日乘坐的客机能有如此惊人性能,离不开发动机内那些看不见的“黑科技”金属零部件。而一款新型“罕见材料”正在保驾护航,使它们能安然抵御恶劣环境的“袭击”..
一、高熵合金抗高温抗氧化的机理
高熵合金抵抗高温氧化的科学机理主要有:
1. 多种主要元素的混合共生效应,可增强表面氧化膜的机械性能;
2. 微观组织和晶界的高稳定性,抑制裂纹的产生和扩展;
3. 元素扩散和氧化回复机制,持续修复损伤的氧化膜;
4. 硅元素的表面聚集作用,抑制氧化反应的速率。
二、高熵合金在发动机高温部位的典型应用
高熵合金可广泛应用于发动机的下列高温关键零件:
1. 燃烧室内壁的热端散热器件,直接承受燃烧气体的强烈侵蚀;
2. 高温高压气体流经的转子零件,要求高稳定性和抗蠕变性;
3. 主轴和其他承重旋转部位,需要长期抗腐蚀和抗磨损。
三、高熵合金在此类应用中的拓展潜力
这类航空航天应用还存在如下拓展契机:
1. 替代重量更轻的钛合金材料,实现燃油效率和承载力的提升;
2. 与耐高温涂料和保护层技术的融合应用,形成完整的防护体系;
3. 利用3d打印技术实现发动机部件的一体化,简化结构和装配流程;
4. 继续拓展适用温度范围,实现更高效率的运行模式。
四、持续发展的建议
为推动这类应用的持续发展,需要努力从以下几个方面:
1. 不断增强科技创新和体系集成的能力;
2. 加大高熵合金基础材料的研发投入力度;
3. 强化应用的可靠性评价和风险防范;
4. 提升智能设计和高端加工能力的水平。
凭借着源自奇异“高能态”的超常属性,我们有理由相信,高熵超合金必将继续在航空发动机等极端环境中保驾护航,引领人类实现更高远的航空梦想!
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