截至2021年3月12日,暂未发现可耐6000℃高温材料。
耐高温涂料技术大致有两大系列,有机系列和无机系列,其中有机系列的耐高温涂料多半以有机硅为载体,其最高温度一般不能超过400摄氏度,超过此温度就会发生碳化或者软化,而无机系列的耐高温涂料皆是能承受至少1000摄氏度的高温,该种涂料可以耐1500℃甚至更高的温度。
扩展资料:
铪合金中含有金属元素铪,是当今世界上熔点最高的物质。已知熔点最高的物质是铪的化合物:五碳化四钽铪(Ta₄HfC₅)熔点4215℃。
单论二元化合物的话,碳化钽合金的熔点最高(3983 °C),不过碳化铪合金也是熔点最高的合金之一(3928 °C)。题目中提到的应该是钽铪碳合金,维基百科中提到该合金是已知化合物中熔点最高的物质。
在人类已知范围内没有任何物质能承受6000℃的高温。
耐高温涂料技术大致有两大系列,有机系列和无机系列,其中有机系列的耐高温涂料多半以有机硅为载体,其最高温度一般不能超过400摄氏度,超过此温度就会发生碳化或者软化,而无机系列的耐高温涂料皆是能承受至少1000摄氏度的高温,该种涂料可以耐1500℃甚至更高的温度。
耐高温透明防腐隔热涂料:
采用高纯度硅酸盐溶液,加如超微无机金属氧化物精细加工而组成,耐温可达1700℃,涂料完全透明,在常温和高温下无任何挥发性气味,涂刷后涂膜影不响物体的本来颜色,涂料涂刷在无机的材质基体上,能与物体表面形成互穿网络结构,附着力好,透明涂料具有一定的隔热、阻燃、防氧化、防腐的保护作用,延长基体的使用寿命,节能环保。
耐高温远红外辐射涂料:
是一种耐高温(温度可以达到1700℃)、强辐射率(0.95)、耐蚀性和高耐磨性的特种功能节能涂料,通过涂层红外辐射,改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分,达到增加热效率,大大提高耐火材料热效率,减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限。
一、变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
1、固溶强化型合金
使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金
使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是:
1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。
2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:
第一类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类:在650~950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类: 在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。
三、粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末,经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒细小,冷却速度快,从而成分均匀,无宏观偏析,而且晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低,尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金,650℃拉伸强度1500MPa;1034MPa应力下持久寿命大于50小时,是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
四、氧化物弥散强化(ODS)合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺,超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中,而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持,具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金:
MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。
MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。
五、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来,对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点,可以使结构件减重35~50%。 Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能,展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
6000℃耐高温材料现在还没有。
目前世界上最耐高温的材料是铪合金,即铪的化合物五碳化四钽铪(Ta4HfC5),标准大气压下,熔点为4215℃,它是当今世界上熔点最高的物质。即使这样,在6000度的高温下也会融化的。
目前所知,在6000度的高温下,没有任何物体能够承受。地球核心处的温度就高达6000多摄氏度,但其内部仍然是固态金属,主要成分为铁和镍。众所周知,在标准大气压下,铁的熔点为1538摄氏度,沸点为2862摄氏度。
为什么铁没有成为液态或者气态呢?那是因为,地核深处的压力非常之高,大约相当于350万倍标准大气压。在这种极端环境下,物质的熔点会升高,地核深处的物质依然保持固态也就不足为奇了。
6000℃耐高温材料
耐高温材料包括耐火材料和耐热材料。耐火材料有钨、铬、钛等难熔金属和硼化物等稀土金属,能耐1580℃以上的温度。
耐热材料有火箭的结构元件和引燃电极等,可用作耐高温薄膜绝缘材料和耐高温涂料等。
6000度的高温什么东西能承受?换个说法就是,在6000度的高温下哪些物体能够不融化?
物质通常是由分子或者原子构成的。从化学角度来看,融化的本质就是化学键的断裂,不同的物质具有不同的熔点,融化时所需要的热量也不同。
目前世界上最耐高温的材料是铪合金,即铪的化合物五碳化四钽铪(Ta4HfC5),标准大气压下,熔点为4215℃,它是当今世界上熔点最高的物质。即使这样,在6000度的高温下也会融化的。
目前所知,在6000度的高温下,没有任何物体能够承受。地球核心处的温度就高达6000多摄氏度,但其内部仍然是固态金属,主要成分为铁和镍。众所周知,在标准大气压下,铁的熔点为1538摄氏度,沸点为2862摄氏度。为什么铁没有成为液态或者气态呢?那是因为,地核深处的压力非常之高,大约相当于350万倍标准大气压。在这种极端环境下,物质的熔点会升高,地核深处的物质依然保持固态也就不足为奇了。
事实上,地球核心处的温度比太阳表面的温度还高,太阳表面的平均温度才5500摄氏度左右。即使这样,太阳上的物质也都处于等离子态,那是因为太阳表面的压强并不大。不过太阳核心处的温度可是高达1500万摄氏度,正是这么高的温度才能够维持氢核聚变反应。
由此可见,讨论物质的熔点或者沸点时需要考虑,所在环境的压强大小。
那么有什么物体能够承受6000度的高温?
若以实物来论,通常来说并没有。除非有超高压加持,否则任何物体都会在这样的高温下变成等离子体。等离子体又叫做电浆,顾名思义就是由带有相等电荷的离子构成的物质,等离子体在宇宙中广泛分布,宇宙中的恒星都是等离子体。
唯一能够承受6000度高温的东西就是场了。场是一种特殊的物质,它是除了实物以外物质存在的另一种形式。实物都是由粒子构成的,而场却不是。场和实物相伴相生,场也具有能量和质量。在自然界中常见的场有电磁场和引力场。
(上图为物体周围电磁场的形态示意图)
大家可能都知道,在核反应过程中,反应物的温度非常高,通常都高达上亿度。太阳内部进行的核聚变反应靠引力进行约束(引力约束),地球上显然无法提供这种条件。地球上没有任何容器能够承受这么高的温度,只能另寻他法。
为此科学家们想到了一种方法,名叫磁约束。核反应时物质都处于等离子状态,这正好为磁约束提供了便利。自然界中的磁铁磁力太弱,显然是适应不了这个工作的。还好我们发现了超导体,利用超导体可以产生超强的磁场。我们利用超导体做成一个牢笼,通上电后就可以形成超强的磁场,将核反应物置入其中,就可以避免其与容器直接接触,以免损坏容器。托卡马克装置就是利用磁约束来实现可控核聚变反应的环形容器。
其实除了这种方法,在地球上还有另一种可行的核反应约束方法,名叫惯性约束。惯性约束是怎么回事呢?就是利用超强的激光束或者带电的高能粒子束形成一个密集的牢笼,当核反应物触碰到这些能量束之后,就会被反弹回去,因为利用了粒子的惯性,故称之为惯性约束。目前主流的还是利用激光进行惯性约束,激光核聚变装置差不多就是这个原理。
(上图为激光核聚变装置的示意图)
目前可控核聚变虽然能够在实验室中实现,但距离实用阶段还有很长的路要走。
耍个小聪明,空间是承载一切事物的平台,不要说6000度的高温,就算来个10亿度也没问题。哈哈!
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一、变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
1、固溶强化型合金
使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金
使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是:
1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。
2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:
第一类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类:在650~950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类: 在950~1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。
三、粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末,经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺,由于粉末颗粒细小,冷却速度快,从而成分均匀,无宏观偏析,而且晶粒细小,热加工性能好,金属利用率高,成本低,尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金,650℃拉伸强度1500MPa;1034MPa应力下持久寿命大于50小时,是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
四、氧化物弥散强化(ODS)合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺,超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中,而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持,具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金:
MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。
MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。
五、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来,对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟,尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~5.8g/cm3)、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点,可以使结构件减重35~50%。 Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能,展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
目前为止没有发现可耐6000℃的高温材料。目前耐高温涂料技术包括有机系列和无机系列,有机系列的耐高温涂料的载体是机硅,最高温度不能超过400℃。无机系列的耐高温涂料温度在1000-1500℃。目前最耐高温的材料是铪合金,在标准大气压下,熔点为4215℃。6000℃耐高温材料耐高温材料包括耐火材料和耐热材料。耐火材料有钨、铬、钛等难熔金属和硼化物等稀土金属,能耐1580℃以上的温度。耐热材料有火箭的结构元件和引燃电极等,可用作耐高温薄膜绝缘材料和耐高温涂料等。