飞机制造上关于高比重合金的应用

时间:2022-9-24 返回

     钨在飞机中的一个重要应用--高比重合金,飞机如何能确保在天空中安全飞行?其实除了发动机、机身、机翼、升降舵之外,还有一种隐藏于结构内的看似不起眼的配件非常重要,我们称它为“平衡配重器”。有些人认为,航空材料都是越轻越好,其实这是一种以偏概全的看法。在几千米的高空高速飞行,飞机所面对的风阻和气压都是难以想象的,单薄虚弱的身材只能让飞机在风中飘摇,根本没法平衡,更谈不上驾驶和控制。所以不管是客机、战斗机或直升飞机,都需要在机翼、发动机轴、机身、机尾、主轴(直升机)等主要部位增加平衡配重器以实现飞机的平衡和稳定。那么为什么是钨合金用于航空平衡配重呢?

    虽然早期的飞机配重件通常由含毒性的铅材料制成,但由于钨合金在较低的体积密度较高,所以近年来钨更受欢迎。这种难熔金属有18.75g/m3的密度,比铅重约50-60%,所得到的部件只有相同重量的相应铅部件尺寸的约60%。这意味着压载部件的体积可以减小40%。由于航空器只有有限的空间,因此在航空航天工业中,紧凑而密集的压载类型备受青睐。钨合金具有高密度和小体积,这扩大了在飞机内分布的可能性,特别是在空间有限的平面的尾部或鼻部区域。此外,钨合金高不仅具有密度大的优势、还具有强度和硬度高、导热可焊性好、抗氧化性能好、热膨胀系数小等优点,也能被用于飞行试验期间的飞机载荷模拟,以便确定压载物位于不同有效载荷条件下的精确位置。总之,钨合金是当前最有效平衡飞机整体重量的材料。以钨制的平衡配重部件更容易符合AS9100标准
    钨制的高比重合金按合金组成特性及用途分为W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-WC-Cu、W- Ag等,其密度16.5-19.0g/cm3之间,由于需要混入易变价的铜、镍金金属,所以制造高比重合金一般采用粉末冶金法,这类工艺一般都需要经过烧结程度。虽然现在也有3D打印技术可以实现钨合金的制造。但钨是一种熔点很高的难熔金属,所以高比重合金制造仍普遍采用传统方法生产。例如氢气还原烧结法,这种较传统的烧结高比重合金方法是将压坯装在石墨舟或钼舟中,在氢气保护下烧结。此外还有真空烧结-等静压联合工艺、烧结-热等静压工艺等。
    钨基高比重合金在飞机上通常分为临时性和永久性的。临时性的一般用螺栓固定在飞机的结构上,可根据需要添加和去除,标有其用途和总重量,临时压载物一旦移除,必须再次检查飞机的重量和平衡。永久性的平衡件必须加以固定并贴上相应标签,以免意外从飞机上拆下,如果真有人进行这样的神操作,那么那一架飞机将可能在航行中因没有平衡而产生难以意料的后果。

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