谢邀,耐高温只是一方面。而另一方面的事情则是——钨也并不比铼更好加工。
W君当年念书的时候,有材料学这个课程。不知道别人的感觉是什么样子的,反正W君当年念这门课程的时候是被不断的刷三观的。
例如W君小时候还有录像机这么一种东西,一个日本品牌录像机的广告就说他们的磁鼓是用钛合金磁鼓的,而且在广告语中还说钛是一种稀有的太空金属。
但实际上钛在地壳中的含量丰度排在第十。比什么镍、铬、铜什么的含量都高。但为什么大家已经用了不锈钢(铁镍铬合金)、青铜(铜锡合金),钛这么好又这么丰富不用纯钛或者钛合金呢?——开采就成了一个难题,从钛元素被发现(1789年),到能够工业化生产(1948)经历了几百年的时间,至今复杂的生产工艺让这种广泛存在的金属依旧价格高昂。
再说题主提到的钨。
从钨矿到钨产品并不是大家所想想的,挖出来一块钨矿石,加热融化后就能成为钨产品。
如果是这样的话,地球上所有的金属制品也就不值钱了。
生产高纯度的纯钨,一般的来说是使用六氟化钨(WF6)进行置换。本身六氟化钨就是一种气态剧毒的危险品。又是六氟化物哈,六氟化铀是啥?大家想想……
生产过程中的产物和中间物也都剧毒的。而最终能生产出的纯钨可以达到99.9999%,但别高兴,这东西是黑色粉末。
想变成钨块还有很长的一段路要走呢!
首先是高温熔融。
但要注意高温粉末状态下,即便是钨也有很强的化学活性,因此这个过程都是在充满了氢气的环境下进行的,没错是“氢气”。依然是一种易燃易爆的气体。而且这样生产出来的“纯钨”还会有一个问题。就是在生产过程中会在高温下引入其他元素,使得钨的纯度降低到99.95左右%。也正是因为这些杂质的引入,导致了这些“纯钨”的硬度高但是很脆。一旦碰撞甚至是剧烈震动就会碎裂。这显然就不是一个制作航空发动机的好材料了。
加其他金属元素能不能改变钨的这种脆弱的性质呢?也能,不过付出的代价其实很大。
这里就又有“脆”的问题了,到这里一定会有人不怀好意的笑了,脆还做穿甲弹?我们经常说的穿甲弹其实是钨镍铁合金。这个东西并不是纯钨生产的,而是采用了合适比例的共生矿物来调整后炼制的。钨含量大约在80-92%之间。由于可控的杂质(铁镍)在里面,生产起来就简单的了很多。这种东西能不能做飞机发动机叶片呢?当然不行了,虽然主要成份是钨,但是这种钨镍铁合金的熔点只有1000多度。做发动机涡轮前压缩机叶片都不合格。
现在我们会面临两个问题了:
第一、纯钨的确是耐高温,但是这脆
第二、钨合金的确是不脆,但是不耐高温
基本上在这个层面,就已经把钨从航空发动机叶片的选择中去掉了。
如果再深究去问能不能纯钨加料?也能吧,不过成本会很高很高,甚至高出直接用铼合金一大截。
金属铼虽然稀有,但是这个元素的可加工性比钨要强的多。
而且用量也不大,铼可以说是工业的味精。你见过谁家炒菜是放纯味精的吗?即便是在高端的航空发动机叶片中,金属铼的含量通常在3%,高端的发动机叶片也不会超过6%。放入金属铼主要是为了改变镍合金叶片在高温下的蠕变强度。这是加金属铼的用途和用法。而真正在实际操作的时候就是想熔融的镍合金中加入一定量的铼粉。加工和操作并不会像纯钨改变脆性这么难。
一方面是如果用钨的叶片加工成本极高,另一方面看在镍合金中加入一点点铼成本提高了不少。但总体上来均衡计算会发现,加那么点铼所带来的成本提高,远比改善钨的脆性的成本要低得多。
所以算算账嘛,虽然铼很贵,但总体上做发动机还是很便宜的。
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