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韩啸:什么是金属陶瓷?

社会新闻 2020-11-15 15:4753未知admin

  当今时代是一科技飞速发展的时代,人们习惯了快节奏的生活,以至一些交通工具也在向着提高速度的方面发展。高速列车、气垫船、超音速飞机等,都是这些高科技发展的产物,为人类的生活提供了极为便利的条件。

  目前,世界上最快的超音速客机为音速的3倍,而在军事上应用的超音速战斗机,最高速度可为音速的8倍。这些飞机速度的提高一是减少了阻力,二是增强了发动机的性能。我们知道,飞行器的高速运动均是由自身所携带的燃料燃烧产生的巨大热能,进而转化为动能的,因此该发动机的性能优劣,直接关系到飞行器的飞行性能。这在汽车、火车、轮船上也是同样的。

  据专家们测定,当飞行器高速飞行时,其发动机喷出的热量高达5000℃以上,我们知道,太阳表面的温度也不过6000℃左右。什么物质能够在这种高温下不被融化呢?钢铁是远远达不到了,合金钢与之也有一定的距离,于是人们想到陶瓷,陶瓷在这些材料中,耐高温的能力是最强的了,但是陶瓷却有一个致命的弱点,就是太脆弱了,它能耐得起高温,却耐受不了高压。

  科学家们在努力研究中终于发现,当在陶瓷中加入一些金属细粉,生产出的陶瓷不但具有极高的耐高温性能,而且大大提高了陶瓷的韧性。这种陶瓷与金属的混合物,就是当今在航空动力学研究中极为受宠的金属陶瓷。

  金属陶瓷是由金属和陶瓷原料制成的,既有金属的优点,也有陶瓷的特性,由于其具有较高的韧性、高硬度、高抗氧化性,因而在火箭、高速飞行器中倍受推崇。最常用于制造金属陶瓷的金属原料为铁、镍、钴等最常用的陶瓷原料为氧化物,硅化物、硼化物、碳化物和氮化物等。金属陶瓷的生产也较为简单,烧制方法同陶瓷一样,只是将金属粉末物质混入陶瓷土中,根据要求制作出不同形状的东西。

  我们有过这种感觉,当你将酒精涂在手上,不一会感到特别凉爽,如果有人发高烧而采用药物降温无效时,我们会想到用酒精来擦浴全身,其目的就是为了散热。金属陶瓷也是这个道理,在火箭的发动机达到最高转数时,产生大量的热,这种高温则使陶瓷中的金属物质挥发了,从而陶瓷的温度也随之下降。待陶瓷中的金属完全挥发掉后,这一部分的发动机则已完成了其工作使命,随着控制指令而脱离火箭,同时下一级火箭的发动机被点燃,新的工作程序又开始了。我们通常所说的多级火箭,就是根据这个原理制造的。

  另外金属陶瓷具有极高的抗腐蚀性。因而在原子应堆中,能够抵抗液态金属钠的侵蚀,成为原子反应正常进行的保护神。

  金属陶瓷虽然存在于世才30来年,但是由于其自身的极特殊的性能,格外受到人们的重视,尤其是在航空、航天领域,金属陶瓷真可谓少年老成。然而,科学家们更为感兴趣的不仅是它的优秀品质,而是它们这种优秀品质的来源。有人推测陶瓷中加入金属后表现出的特性,不能单单用金属在高温下挥发降温来解释,在金属陶瓷的制作中,其本身是否已经发生了使之变成具有这种特性的新物质,那么这种陶瓷与金属到底发生了哪些反应,我们尚无法判断。而对于那种单纯金属挥发的解释,也有一定的可疑之处,这些还有待于今后的研究方能证实。

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