航空新材料乘势而起,钨钼消费有望提升

进入21世纪,航空材料正朝着高性能化、高功能化、多功能化、结构功能一体化、复合化、智能化、低成本以及与环境相容化的方向发展。而作为航空部件的关键材料之一,钨钼产品消费有望提升。

航空新材料乘势而起钨钼消费有望提升图片

机身材料方面

战斗机的高空、高速和高机动能力就要求飞机的结构选材必须保证足够的使用强度和刚度性能,这也就意味着机身材料应具有较大的承受有效载荷的能力。目前,已经开始用钛合金和复合材料慢慢取代钢材和铝合金材料作为飞机的结构。

除此之外,机身材料还应有较小的重量和良好的隐身性。结构重量的减少意味着可多带燃油或其他有效载荷,这样不仅可增加飞行距离,还可提高单位结构重量的效费比,因此相对钢材和铝合金来说,钛合金和复合材料更适合制作飞机结构。隐身方面,飞机的窗户可以用三氧化钨(WO3)纳米粉末来制造。

WO3是一种重要的半导体材料,具有优良的电致变色和光致变色等性能,因此不论是白天还是黑夜,机舱内的光线会显得更柔和,而从窗内往窗外看景色也不会那么炫光。 

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发动机材料方面

耐高温是该材料的主要发展方向。当发动机涡轮入口温度温度从1300K提升到1610K时,涡轮输出效率可从46.40%提升到51.60%。这就要求了发动机材料应升级换代,使用高温合金。在现代航空发动机中,高温合金的用量占发动机总重量的40%~60%。

寻求高级的耐热合金的方法之一就是以熔点高的金属作为合金的基体,如钼合金。钼熔点(2622℃)虽然比钨熔点(3410℃)低,但是更适合应用于航空发动机中,因为钼比重为10.22g/cm3,而钨比重为19.3g/cm3。

研究表明,钼合金的耐高温性能优越于镍基及钴基合金的耐热性能。此外,钼还具有良好的热导性,因而更有利于高温零部件的制造。因为航空发动机中的燃烧室、导向器、涡轮叶片、涡轮盘等部件经常是处于冷热不均匀的环境下,如果材料的导热性不好,就会很容易因热应力而使零件破裂。

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除了以上的两个航空部件需要用钨钼材料外,飞机隔热屏也可以用钨板来制作,以阻止热量传递;承力构件喷上碳化钨涂层,能延长使用寿命和提高可靠性;配重块用钨合金,能少安全事故的发生和提高运输效率;滑动零部件用钨钼硫化物,能有效减小磨损速度。

据业内人员预测,2020-2039年全球将有40664架新机交付,价值约5.96万亿美元,用于替代和支持机队的发展。其中,中国将交付8725架新机,即双通道客机占21.41%,共计1868架;单通道客机占比高达68.05%,共计5937架;余下10.54%为920架支线客机。

由此可见,未来航空材料的需求空间巨大,这必将带动上游产品钨钼相关材料的消费。

 

 

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