不怕2400度高温，西工大新突破！中国六代机，将使用太空叶片

最近停更的半个月里，太空中发生的事情很多，尤其是美国航天，简直就是显眼包，各种逗比操作一箩筐，等我慢慢说道。

先说国内的喜事吧，有一条很容易被忽略，“中国空间站超高温合金材料”取得了新的进展。这个项目是西北工业大学科研团队主导的，关键词“超高温合金”，这是什么技术，有什么用呢？

评论区经常看到一个说法“中国航天跟我月薪三千”有什么关系，今天的文字就可以反驳这种观点。

西工大这个“超高温合金”材料，其中包括了金属铌合金。

铌（Nb）原子序数41，是一种耐高温的金属，熔点高达2400多摄氏度，而如果跟其他元素融合到一起组成铌合金，不仅可以耐高温、耐腐蚀，而且在上千度高温的状态下，仍然具有非常好的力学特性。

所以超高温合金一般用在哪里？用在航空发动机的核心机上面，而涡扇发动机又是飞机的“心脏”。铌合金是其中一种，另外还有钴、钼、镍等元素合金。

（西工大铌合金，在空间站试验返回的样本）

比如说涡扇发动机的高压涡轮，是世界上工况最恶劣的零件，每分钟转速10000转以上，温度达到1800摄氏度。

尤其是咱们第六代战斗机使用的下一代发动机，理论推重比可能超过15，高压涡轮的进气温度可能达到2100摄氏度以上，已经远远超过了一般发动机的高温合金的熔点。

那如果你想搞第六代战斗机，就必须突破超高温合金的技术。

耐高温还只是迈过了门槛而已，涡扇发动机超高温合金材料，还有3个基本指标，一是高温强度，二是室温韧性，三是高温抗氧化性。

高温强度很好理解，一块铁烧红了就会变软，但是超高温合金不允许变软，2000度高温下依然要够硬；

室温韧性也很好理解，很多非金属陶瓷材料也能耐高温，但是在常温下却非常脆，撞一下就碎掉了，这也不行；

高温抗氧化性这个稍微抽象一点，大家看打铁的时候，总是有一层残渣掉下来，因为温度太高了，铁的表面跟空气中的氧气反应，变成氧化铁脱落。

六代机想象图

但是发动机的叶片在2000多度的高温下，依然要保持几乎不跟氧气反应，你想想这个要求有多难。高温不变软、不氧化，低温又不能变脆，这三个要求必须同时满足，简直太难了。

这还不是最难的，最难的是，要把这种超高温合金，非常精确地加工成高压涡轮叶片的形状，大家看这个叶片的剖面，必须精确符合翼型曲线，而且叶片里面还是空心的，有非常精密的管路，低温空气在里面循环，给叶片散热用的。

空心叶片

如果你想研制出更好的发动机，就必须对超高温合金材料进行彻底的分析研究，想办法找到更好的冶炼配方，从而提高这3个基本指标。

但是在地面上，想对两三千摄氏度的金属做物理特性研究，很困难，你可能连容器都很难找到，容器就算能扛得住两三千度的高温，容器跟实验材料接触的那个接触表面，也可能会在高温下发生反应，污染试验样本。

那怎么样避免容器跟实验材料接触呢？

科学家们就想到，地面上很难，但是到了太空就可以了，微重力环境下，铌合金可以悬浮在容器里面，根本就不接触容器表面，然后用微波或电磁感应加热到两三千度，这样就可以彻底避免容器耐高温和污染样本的问题。

（悬浮在微重力环境下的超高温合金）

所以从2021年9月份开始，西北工业大学的科研团队，挑选了三批超高温合金的试验样品，分别搭乘天舟三号、天舟四号、天舟五号货运飞船，进入了中国空间站。其中第一批样品当中就有36种不同配方的铌合金。

咱们空间站上面有两个专门的实验柜，一种是“高温材料科学实验柜”，还有一个“无容器材料实验柜”，给这些超高温合金，提供了绝佳的实验环境。

在航天员的操作下，西工大的研究团队拿到了很多宝贵的实验结果；实现了对铌合金在微重力环境下的加热、熔化、降温、过冷、凝固等一系列物理实验。

这就意味着，我们以后甚至可以把一些非常特殊的零件，放到太空环境下去冶炼、加工制造，可以在太空研究制造发动机的高压涡轮叶片。

那不光是第六代战斗机、隐身轰炸机，还有C919、C929这些民用客机，它们未来的国产涡扇发动机，都可能用上太空叶片。

除了这种铌合金，还有一种锆合金，这个更不得了，锆的原子序数是40，跟其他金属搭配做成锆合金，具有非常低的热中子吸收截面，而且非常耐腐蚀，用来做成核反应堆的燃料棒外壳。

也就是说你想造出性能更强大的核电站、核动力航母、核潜艇，就必须研究出更好的锆合金材料。

跟铌合金一样，从2021年开始，也有几十种不同配方的锆合金，被送上了中国空间站，科学家们不仅发现了跟地面上完全不一样的材料内部变化，更神奇的是，由于失重，锆合金融化和凝固的过程跟地面上也不一样了，出现了新的漩涡状组织结构，这些成果，以后就很可能会用到核电站、核航母的反应堆上面去。

（新的旋涡结构）

锆合金还有一个好处，就是耐磨、耐腐蚀，可以做成人造关节，未来可以拯救更多的病人。

那说到这里大家就可以做个总结了，中国空间站，那就是一个高科技的孵化器，以后我们可能在太空研究和生产很多稀有零件，应用在国防、生物医疗、计算机等关键领域。就像你打游戏升级装备，很多极其稀有的装备，可能必须在太空中才能研究出来。

所以说，只有发展航空航天这些高科技，才能为我们普通人的生存提供基础。发展高科技，把蛋糕做大，大水漫灌，缓解内卷，普通人的收入才有起码的保障。

如果我们不搞空间站，不开发太空资源，我们产业升级可能就很慢，你别说月薪3000的工作都保不住，很可能连和平的环境都保不住，“落后就要挨打”。

我们曾经错过了大航海时代，现在绝对不能错过航天时代，太空就是人类最后的边疆，我们必须勇敢探索，造福子孙后代。