鎢在飛機中的一個重要應用--高比重合金,飛機如何能確保在天空中安全飛行?其實除了發(fā)動機、機身、機翼、升降舵之外,還有一種隱藏于結構內(nèi)的看似不起眼的配件非常重要,我們稱它為“平衡配重器”。有些人認為,航空材料都是越輕越好,其實這是一種以偏概全的看法。在幾千米的高空高速飛行,飛機所面對的風阻和氣壓都是難以想象的,單薄虛弱的身材只能讓飛機在風中飄搖,根本沒法平衡,更談不上駕駛和控制。所以不管是客機、戰(zhàn)斗機或直升飛機,都需要在機翼、發(fā)動機軸、機身、機尾、主軸(直升機)等主要部位增加平衡配重器以實現(xiàn)飛機的平衡和穩(wěn)定。那么為什么是鎢合金用于航空平衡配重呢?
雖然早期的飛機配重件通常由含毒性的鉛材料制成,但由于鎢合金在較低的體積密度較高,所以近年來鎢更受歡迎。這種難熔金屬有18.75g/m3的密度,比鉛重約50-60%,所得到的部件只有相同重量的相應鉛部件尺寸的約60%。這意味著壓載部件的體積可以減小40%。由于航空器只有有限的空間,因此在航空航天工業(yè)中,緊湊而密集的壓載類型備受青睞。鎢合金具有高密度和小體積,這擴大了在飛機內(nèi)分布的可能性,特別是在空間有限的平面的尾部或鼻部區(qū)域。此外,鎢合金高不僅具有密度大的優(yōu)勢、還具有強度和硬度高、導熱可焊性好、抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點,也能被用于飛行試驗期間的飛機載荷模擬,以便確定壓載物位于不同有效載荷條件下的精確位置??傊u合金是當前最有效平衡飛機整體重量的材料。以鎢制的平衡配重部件更容易符合AS9100標準
鎢制的高比重合金按合金組成特性及用途分為W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-WC-Cu、W- Ag等,其密度16.5-19.0g/cm3之間,由于需要混入易變價的銅、鎳金金屬,所以制造高比重合金一般采用粉末冶金法,這類工藝一般都需要經(jīng)過燒結程度。雖然現(xiàn)在也有3D打印技術可以實現(xiàn)鎢合金的制造。但鎢是一種熔點很高的難熔金屬,所以高比重合金制造仍普遍采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)。例如氫氣還原燒結法,這種較傳統(tǒng)的燒結高比重合金方法是將壓坯裝在石墨舟或鉬舟中,在氫氣保護下燒結。此外還有真空燒結-等靜壓聯(lián)合工藝、燒結-熱等靜壓工藝等。
鎢基高比重合金在飛機上通常分為臨時性和永久性的。臨時性的一般用螺栓固定在飛機的結構上,可根據(jù)需要添加和去除,標有其用途和總重量,臨時壓載物一旦移除,必須再次檢查飛機的重量和平衡。永久性的平衡件必須加以固定并貼上相應標簽,以免意外從飛機上拆下,如果真有人進行這樣的神操作,那么那一架飛機將可能在航行中因沒有平衡而產(chǎn)生難以意料的后果。