飛天金屬新貴鋰、鈹、鈦
輕且堅韌的元素


文章出自:博物 2009年第07期 作者: 叢恒將 

標簽: 化學(xué)實驗   博物新聞眼   

飛上天,這本來是一些氣體元素的專利——看著滿天的氧氣、氮氣在翱翔,誰不羨慕它們呢?可當代科技偏偏給了沉重而強硬的金屬們一個機會,人們可以制作出各種飛行器、航天器飛上天空,甚至在宇宙中遨游。當然并不是所有的金屬都有機會上天兜風,誰能獲此殊榮呢? 為此事,金屬們也進行了一次選拔,從初評到復(fù)賽然后反復(fù)PK一波三折。最終總決賽入圍的金屬們除了鐵、鋁、鎂這些傳統(tǒng)工業(yè)明星外,還有幾個新面孔——鋰、鈹、鈦。

想飛上天,肯定有自己的獨到之處。比如,你要身輕如燕,你要有鋼筋鐵骨,這正是鋰鈹鈦三者共有的特點。拿鋰來說,鋰和鎂可以形成極硬的低密度合金,具有“硬、輕、抗腐蝕”的特點,被用于宇宙航天器零件的制造。而鈹鋁合金則可以用“硬、輕、耐熱”來形容,它具有很低的熱膨脹系數(shù),可以在溫度變化劇烈的環(huán)境中用作精密零件。鈹鋁合金按鈹含量可分為鋁基合金和鈹基合金:前者鈹含量在5%以下,用作冶金添加劑;后者鈹含量在60%以上,用作結(jié)構(gòu)材料,比如人造衛(wèi)星、太空望遠鏡上的照相機,或者天線,光學(xué)元件的固定構(gòu)件等。在美國的卡曼奇武裝直升機上有58個鈹鋁合金部件,用來組成它非常精密的電子光學(xué)偵測系統(tǒng)。

比起鋰、鈹來說,鈦似乎沒那么輕盈,但它的強度卻更勝一籌:鈦與鋼的強度相似,但重量僅為鋼的45%;鈦比鋁重約60%,但鈦的強度是鋁的二倍還多。在噴氣式飛機出現(xiàn)之后,飛行速度大幅度提高,特別是實現(xiàn)超音速飛行之后,會引起飛機表面加熱產(chǎn)生“熱障”——這時飛機材料性能會下降,從而使飛機結(jié)構(gòu)強度與剛度降低,飛機的氣動外形發(fā)生破壞,甚至引起災(zāi)難性的顫振,此時原有的合金就不能勝任了。因為,高速飛行的飛機所要求的不僅僅是強度,而且應(yīng)當有良好的抗蝕性、韌性和耐熱性,這就呼喚新的耐熱合金的出現(xiàn),鈦合金就是這個時代的英雄。

責任編輯 / 張超 

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