继铼合金后,中国又找到了一种全新的耐高温合金材料之王,铌合金。
这次由西北工业大学领衔研发,与空间站合作,验证了铌合金在微重力环境下能够抵御2400℃以上极端高温的考验,在高温的同时铌合金还展现出极强的韧性。
实验的成功,表明铌合金在未来应用的领域会很广,可以用来加工航天器的零部件,也可以用来制造火箭和战斗机的发动机零部件。这一重大科研成就,标志着我国在超高温合金材料领域的探索迈出了坚实的一步。
为什么非要在太空进行实验呢?
主要是利用太空中独一无二的微重力环境,在这种环境下检测铌合金材料的各项性能更加精准,能克服地面实验的各种干扰。
研究新材料就和刮彩票玩双色球一样,运气占了十分之九,需要不断的试错。大部分时候都是妙手偶得之,一旦搞出了新材料,就是中了大奖,会对技术应用领域产生巨大影响,就是时间和精力花的比较多。
其实早在三年前,我国就连续三批次将铌合金送入太空,经历了加热、凝固等一系列复杂而精细的物理实验,一直到现在,这一系列努力才结出硕果。铌合金不光耐高温,而且可塑性非常强。
具体来讲,这种铌合金材料不仅能够轻松融入多元材料体系,实现协同增效,后续的再加工与焊接也十分方便,比铼系合金要好加工得多,这是航空航天材料领域的一次技术革命。
铌合金究竟是何方神圣?竟然能在2400摄氏度下不熔不坏?目前用一句话总结就是过于先进不便展示,合金的配比和加工方式肯定是保密的,毕竟与军工联系紧密。
这里倒是可以给大家介绍一下铌这个金属。
1801年,英国化学家查理斯从大英博物馆里的一块矿石中提炼出了一种特殊的金属,它的密度比铁大,与铜差不多,表面呈现出银灰色,质地非常的柔软,化学性质不活泼,耐酸耐碱。最让查理斯惊讶的是,这个金属超级耐高温,在当时没有什么手段能把它融化。后来人们才得知,这种金属的熔点有2468摄氏度,能和它比的只有钨、铼这些金属了。
与耐高温相比,铌的耐腐蚀性也强的离谱,它能抵御除氢氟酸外的多种酸和熔融碱的侵蚀,在核工业领域也大有用处。
很多人不理解,中国已经解决了铼单晶桨叶的加工难题,为什么还要大力研究铌合金呢?原因很简单,我国的铼矿储量太少了,严重依赖外国进口,但是铌就不一样了。
2019年,中国含铌高强钢的产量约8000万吨,当属世界第一。当然这些铌大多也是进口的,其实中国的铌矿储量很少,占世界已探明储量的0.4%,远不及巴西和加拿大。而铼矿储量中国在世界是能排得上名号的,现在大约有700多吨。不过这多与少是相对的,不要看名次,要看吨位。中国铌矿已探明储量大约有8.6万吨。是铼金属的100多倍,而且我国在铌金属冶炼提纯方面的技术水平领先世界。
可是我国一直以来在铌合金应用上没有外国强,这次西工大又一次扳开了西方国家掐住中国脖子的手。可以想象得出,这扇大门被打开后,我国的航空发动机制造将再也没有什么限制了,涡扇的桨叶可劲造也不怕没有原材料,火箭发动机的成本也会降下来。据说这次科研人员发现,在铌合金中加入一些锆、碳跟铪有助于提高铌合金的性能和可塑性,具体的配比也是在太空中检测出来的。
网上有很多人觉得空间站没有什么作用,劳民伤财,这下被啪啪打脸了吧。中国的空间站实际上就是飘在太空的实验站,不光有材料学、化学、物理学方面的实验研究,光太空育种这一项,给我们的农业带来的效益就是不可估量的。
中国空间站搭建完成之后,留意新闻的朋友会发现,这几年我们老是往上面发快递,其实很多都是实验样本和实验器材。
我们不光送了铌合金上去,还送了36份不同配比的锆合金样本,在微重力环境下,咱们对其内部的温度场和流场有了更加充分的了解,为以后在核领域和医疗领域做定量研究。
另外,在太空环境下,锆合金融化冷却与地面不一样,融化后的金属液体体积没有增大,凝固时也没有产生收缩,这也是一个不小的发现。
最后不得不说,西工大不愧为国防七子之一,国家应该多拨经费给这样的学校,而不是给留美预备大学。