航空航天用难熔金属和合金

难熔金属 指熔点高于 2000°C 的金属。它们包括钨 , 钼 , 钽、铌、铼和钒。难熔金属及其合金的共同特点是熔点高、高温强度高、对液态金属有良好的耐蚀性。它们的使用温度范围为1100~320℃，远高于高温合金。因此，它们是重要的航空航天高温结构材料。因此，在本文中，让我们更深入地了解航天用难熔金属和合金 .

航空航天用难熔金属和合金

航空航天用难熔金属和合金 - 1. 钽和钽合金

钽合金 具有高温强度高、抗热震性好、蠕变强度高、膨胀系数小、抗热震性好等特点。但该合金在500℃以上不耐氧化，需要在其表面进行抗氧化涂层保护。

为了满足高温强度和高温蠕变性能要求，美国开发了Ta-10W、Ta-12W、T-111、T-222 , 和 ASTAR811C 合金。除上述合金外，前苏联还开发了Ta-3Nb-7.5V、Ta-15W、Ta-20W、Ta-10Hf-5W合金。 Ta-10W合金已用于Ajina飞船的燃烧室和导弹的鼻锥、火箭发动机喷管的气体扰流板和阿波罗的燃烧室。

航空航天用难熔金属和合金 - 2. 铌和铌合金

铌合金是难熔金属和合金中密度最低的材料。 1100-1650℃强度高，焊接性能好。具有良好的室温塑性，可制成薄板和形状复杂的零件。因此，可作为超音速飞行器、航天器、卫星、导弹、超音速低空火箭的首选热防护材料和结构材料。

对于航空航天应用，美国和前苏联已经开发了自己的铌合金系统。美国铌合金以W、Mo、Hf为主要强化元素，俄罗斯以W、Mo、Zr为主要附加元素。

航空航天用难熔金属和合金 - 3. 钼和钼合金

钼的熔点温度虽然比钨和钽低，但密度低，弹性模量高，膨胀系数低，高温蠕变性能优越.该合金可焊接，焊缝强度和塑性符合要求。并且工艺性能优于钨。缺点是低温脆化和高温氧化严重。

俄罗斯开发的钼合金种类很多。除主要添加Ti、Zr、C、Re等元素外，还添加少量Ni、B、Nb等对材料进行改性。合金牌号是根据合金元素的含量来分类的。有14种合金。与俄罗斯相比，美国开发的钼合金较少，包括TZM、Mo-30W、TZC、HCM、Mo-41~50Re系列等6种合金。

航空航天用难熔金属和合金 - 4. 钨和钨合金

钨是最耐热的金属。钨具有高密度（19.3gcm3）。其强度在难熔金属中是最高的。它具有高弹性模量、小膨胀系数和低蒸气压。缺点是低温脆性和高温氧化。合金元素可以显着提高钨合金的耐磨性和耐腐蚀性。在航空航天工业中，钨及其合金可用于制造无需冷却的火箭喷嘴、离子火箭发动机的离子环、喷气叶片和定位环、热气反射器和气体舵。

用钨代替钼作为固体火箭发动机的进气衬套和喉衬，可以将材料的温度从1760℃提高到3320℃以上。例如，美国北极星A-3导弹的喷管是由银穿透率10%到15%的高温钨管制成；阿波罗飞船上的火箭喷嘴也是用钨制成的。美国联合飞机公司开发了一种钨铜用作火箭发动机喷嘴挡板的复合材料，可承受超过钨熔点3400℃的燃烧温度。

航空航天用难熔金属和合金 - 5.铼和铼合金

铼的熔点为 3180°C，没有脆性临界转变温度。在高温和极冷极热条件下具有良好的抗蠕变性，适用于超高温、强热冲击的工作环境。铼对除氧气外的大多数燃料气体具有化学惰性。铼的室温抗拉强度为1172MPa，在2200℃时仍有48MPa的强度。铼材质发动机喷管在2200℃时可承受10万次热疲劳循环。

铼及其合金主要用于航空航天部件、各种固体推进热敏部件和抗氧化涂层。铼箔中国制备的已成功用于回收卫星。 Re-Mo合金在高达2000℃时仍具有较高的机械强度，可用作超音速飞机和导弹的高温部件。金属铼抗热氢腐蚀，氢渗透率低。可用于制造太阳能火箭的热交换器部件。通过这个换热器部分，太阳辐射的热能被转化为氢气，然后氢气被吸入铼管，产生推力。铼管最高工作温度可达2500℃。