飞天金属新贵锂、铍、钛
轻且坚韧的元素


文章出自:博物 2009年第07期 作者: 丛恒将 

标签: 化学实验   博物新闻眼   

飞上天,这本来是一些气体元素的专利——看着满天的氧气、氮气在翱翔,谁不羡慕它们呢?可当代科技偏偏给了沉重而强硬的金属们一个机会,人们可以制作出各种飞行器、航天器飞上天空,甚至在宇宙中遨游。当然并不是所有的金属都有机会上天兜风,谁能获此殊荣呢? 为此事,金属们也进行了一次选拔,从初评到复赛然后反复PK一波三折。最终总决赛入围的金属们除了铁、铝、镁这些传统工业明星外,还有几个新面孔——锂、铍、钛。

想飞上天,肯定有自己的独到之处。比如,你要身轻如燕,你要有钢筋铁骨,这正是锂铍钛三者共有的特点。拿锂来说,锂和镁可以形成极硬的低密度合金,具有“硬、轻、抗腐蚀”的特点,被用于宇宙航天器零件的制造。而铍铝合金则可以用“硬、轻、耐热”来形容,它具有很低的热膨胀系数,可以在温度变化剧烈的环境中用作精密零件。铍铝合金按铍含量可分为铝基合金和铍基合金:前者铍含量在5%以下,用作冶金添加剂;后者铍含量在60%以上,用作结构材料,比如人造卫星、太空望远镜上的照相机,或者天线,光学元件的固定构件等。在美国的卡曼奇武装直升机上有58个铍铝合金部件,用来组成它非常精密的电子光学侦测系统。

比起锂、铍来说,钛似乎没那么轻盈,但它的强度却更胜一筹:钛与钢的强度相似,但重量仅为钢的45%;钛比铝重约60%,但钛的强度是铝的二倍还多。在喷气式飞机出现之后,飞行速度大幅度提高,特别是实现超音速飞行之后,会引起飞机表面加热产生“热障”——这时飞机材料性能会下降,从而使飞机结构强度与刚度降低,飞机的气动外形发生破坏,甚至引起灾难性的颤振,此时原有的合金就不能胜任了。因为,高速飞行的飞机所要求的不仅仅是强度,而且应当有良好的抗蚀性、韧性和耐热性,这就呼唤新的耐热合金的出现,钛合金就是这个时代的英雄。

责任编辑 / 张超 

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