火箭上天，这项材料必不可少

北京时间2月7日4时45分，佛罗里达州肯尼迪航天中心控制室里传出欢呼声，一枚重型火箭刚刚通过这里的控制成功发射。这枚来自SpaceX旗下的“猎鹰”，是自60年代完成载人登月任务的土星5号以来，运力最强的火箭。

SpaceX的创始人埃隆·马斯克任性了一把，在这架计划飞向火星的火箭里，仅仅放入了一辆自家工厂生产的红色Tesla电动汽车，这不是马斯克的第一次“疯狂”，火星被他视作人类的移民目的地，而太阳则被他视作人类能源的未来。

马斯克的每一次尝试都饱受着质疑，甚至有外国媒体把他比成喻中国的贾跃亭，可是贾跃亭是把自己吹上天的，而马斯克却是在用科技改变世界，将真正的火箭送上天。

在发射的视频上，小编注意到摄像头所聚焦的火箭尾部喷射器，在运作过程中，承受高温的火箭喷嘴部件屡次出现色彩变化，这就需要极度耐高温的材料。有网友指正，猎鹰9号属于可回收型的火箭，不是使用难熔金属作为喷嘴喉衬，其助推器的喉衬一般是碳陶瓷。

什么是喉衬？

固体火箭发动机喷管属于收敛-扩散型喷管，由入口段、喉衬、出口锥构成，它的作用是将燃烧产物的热能转换为高速射流的动能从而产生推力。这其中，喉衬性能的优良直接决影响到发动机的性能，在发动机工作时，喉衬常常需要从常温直接升温至大于2000℃，从而产生极大的温度梯度以及热应力，在3000℃左右的高温下高燃速气流夹带固体颗粒或Al₂O₃液滴剧烈冲刷喉衬，若喉衬发生严重的烧蚀就很难保证稳定的气动外形甚至发生碎裂，这就会直接影响发动机的推力和效率。

喉衬的材料有哪些？

目前，固体火箭发射一般采用多级推进，因此各级火箭发动机喷管所采用的喉衬材料各有不同，固体火箭发动机喉衬材料主要有：难熔金属、石墨、碳/碳复合材料和陶瓷基复合材料。这其中，用于制作喉衬的难熔金属主要是钨及渗金属的钨铜或钨银，它们用于火箭或战略导弹的第一级推进器上，能瞬间承受极大的高温冲刷，但是也会被烧蚀，发动机发射后不可回收，国际上大部分的中远程导弹或火箭采用此类方案。

钨铜（银）合金的特点。

钨铜合金和钨银合金的制造原理基本相同，所不同的是，银的溶点比铜高，且价格较贵。目前市场研究和使用的材料为钨铜合金较多。钨和铜（或银)所组成的两相均匀分布的既不固溶又不形成化合物的一类复合材料，由于钨和铜两种金属的熔点差异较大，在高于铜熔点的情况下，铜蒸发气化带走大部分热量留下硬质相钨，保证了喉衬工作的稳定性。

钨铜（银）合金的制备。

由于钨与铜既不固溶又不形成化合物，很难用常规烧结方法一次性制得高致密的钨铜合金。因此一般采用熔渗法进行制造，有研究认为，渗铜的本意是想靠燃气的高温使铜熔融蒸发，起发汗冷却作用，事实上，铜的渗入不仅具有发汗功能，还极大地改善了钨的机加工性能，由于钨铜合金具有具微观组织均匀、耐高温、强度高、耐电弧烧蚀、密度大；导电、导热性能适中，所以仍有大部分的军用导弹、火箭发动机喉衬使用钨铜。

随着航天军工要求的不断提高，新工艺也不断涌现，有混合法、梯度熔渗法、纳米复合粉烧结法等，许多新工艺降低了钨铜制造的难度，提高了合金的性能和稳定性，使之能能够生产形状复杂的钨铜模块，更适用于航天航空及核能等高科技领域。（中钨在线：伟平）

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