“钇是发动机热端叶片抵御高温腐蚀的核心构件”
——这个有点像说“火锅的灵魂是香菜”,不能说完全没用,但主角它不是。
实际上,MCrAlY 涂层的主要目的是提高高温抗氧化性,其中的 “Y”(钇)添加量少得可怜(通常< 0.5%),作用是改善氧化膜附着力,防止氧化皮脱落。主力军是 铬Cr、铝Al、镍Ni或钴Co。少了钇会麻烦点,但说“断了钇热端叶片就完蛋”——这也太《甄嬛传》了。
更何况,“西方没有钇”这个说法也让人一口奶茶差点喷出来:美国、澳大利亚、印度都产钇,而且西方早就有钇库存和冶金工艺。西方发动机“靠无锡代工”更是没谱:高端涡轮叶片属于军工级敏感部件,连螺丝钉的出处都要查三代,怎么可能交给别人家铸?
楼主说过去中国发动机“只知道用镍合金,寿命300小时”,这好像是对我们老一辈材料专家的一点小小“误会”。其实早在上世纪80年代,中国航发材料体系就已经接触和发展高温单晶合金,第二代甚至第三代铼镍合金都有研究,只是工业化水平有限而已。
而且,“镀MCrAlY后寿命才媲美西方”这个说法也是有些片面:发动机叶片的寿命,除了看合金和涂层,还和冷却结构、气动设计、制造精度、工况管理密切相关,涂层只是加分项,不是决定胜负的“金箍棒”。
钪确实可以大幅度提高铝合金强度,改善晶粒结构,尤其适合焊接结构件。但问题是,它太贵了!全球年产量只有几十吨,主要还是副产品形式,从钛矿、稀土矿里“捞点边角料”。
你说 F-35 都改成钪铝合金了,那 F-35 的财务报表怕是得直接出现在福布斯杂志首页。实际上,F-35 仍然大量使用钛合金、铝锂合金和碳纤维复合材料,钪只在个别零件上“打打酱油”。
至于“米格29用钪铝合金”,是的,有参考资料提过使用 Al-Sc 合金,但并不是整个飞机骨架都是钪造的。就算钪真的断供,西方航空工业也不会一夜变回滑翔伞——材料工程不是靠某个元素“法力无边”,更讲究配方、冶金、加工和设计的整体协调。
这里真的要“哐当”一声踩刹车了。现代车用铝合金,比如 6061、7075、A356 等,绝大多数并不含钪。钪太贵了,汽车厂连“电动窗省电马达”都要精打细算,怎么会满车都是“钪”?
所以,“没有钪就得用钢”?这就像说“没榴莲冰淇淋就得喝酱油”一样跳跃——现实中还有很多其他铝合金强化方式,比如添加锆、锰、钛等。