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學以致用篇：美國國寶就是你 到目前為止，講了三個概念。請不要嫌這三個知識點太少，更不要小看。如果你能把這三個知識點學以致用，站在六十年代的華盛頓街頭，你就是美國國寶。 六十年代不是古代，是六零后出生的年代，這些人現(xiàn)在都是各行業(yè)的中堅，九零后遲早也會成為中堅，中華民族就是這么代代相傳幾千年。 人老先從腿上老，老年人普遍腿寒走路不靈便，因為生命的光與熱從腳板開始溜走，腳踝膝蓋大腿逐步上移，“土都埋到脖子了”就是形容這個。如果我死的時候，全身涼到最后，頭頂百會還有一點溫暖，面容安詳，恭喜我自己，往生凈土了。 晶體定向生長的機理與生命流逝的過程相仿：晶體生長方向與熱力流逝方向相反。比如活著的你是一坨熔液，你的生命與熱力從腳底板開始溜走并逐步上移，同時身體逐步從腳→膝蓋→大腿→腰這么一直結(jié)晶凝固到頭頂，最后你成為一個柱狀晶。 把鋼水倒入一個圓柱型的容器，然后放在空氣中冷卻，內(nèi)部的晶粒會按自然規(guī)律形成，不會按照你希望的方向生長。但你把圓柱容器保溫，從下至上逐漸冷卻（伴隨固液界面逐步抬高），鋼中的晶粒們會就從下向上生長，一個個長成柱子的形狀，稱為柱狀晶。（圖片從左至右依次為：等軸晶、柱狀晶、單晶）  成為美國國寶只是聽上去挺美，未必是什么好事，等你把這點寶賣完后，CIA會渴望拿到更多的東西，雖然你的寶已經(jīng)賣完但他們不會相信，你會被CIA極盡折磨拷打，到最后實在挖不出來東西，就會把你弄死，因為CIA不會希望有別的人知道這些秘密。此時請不要找我，要怪就怪你自己，誰讓你跑到美國獻寶去了。 好了，在被CIA槍斃之前，請你先主動爽擼一下：你擼的時候，擼的方向就是拉伸“應力軸”方向。此時剪斷雞雞的方向與拉伸應力軸垂直。 為消除垂直于應力軸的晶界斷裂，在帶路狗最愛噴的一個領域，我們需要晶體定向生長技術，這就是渦扇發(fā)動機的渦輪葉片（圖）。   以下內(nèi)容易造成精英帶路狗智商欠費、行動失調(diào)、乃至于精神狂躁，如出現(xiàn)身體不適癥狀，請酌情服用52°白酒2~4兩。渦扇發(fā)動機有：風扇葉片、壓氣機葉片、渦輪葉片。（實物沒見過，相關論文勉強能理解一部分，下面只介紹我能理解的內(nèi)容： 1.這三類葉片工況不同，壓氣機葉片以鈦合金為主，制造工藝最科幻的是風扇葉片，最困難的是渦輪葉片。 2.風扇葉片采用鈦合金+擴散連接+超塑成形工藝制造，簡單的說就是中空葉片內(nèi)嵌桁架式加強筋（最新技術是碳化硅單根連續(xù)纖維增強鈦基復合材料，這種材料的成型工藝超出我的科普能力）。 3.渦輪要承受高溫、高壓、高速，采用鎳基高溫合金制造，它的工作溫度遠遠高于自身的熔點，是今天要談的主要內(nèi)容。 4.第一代渦輪，渦輪盤和葉片是分離的，靠樅樹形榫頭連接（榫頭截面有點像倒過來的寶塔截面）。 5.第二代渦輪，將生產(chǎn)好的葉片在渦輪粉盤成型的過程中通過“熱靜等壓擴散、植入擴散、鍛接等方法”嵌合為一體，去掉了榫頭結(jié)構，大幅減輕重量，對發(fā)動機的推力和壽命有質(zhì)的提升，稱為“整體成型渦輪葉片盤”。 6.渦輪盤是粉末冶金材料，有單合金雙性能粉盤，雙合金雙性能粉盤，核心技術是材質(zhì)+制粉+鍛壓+熱處理，核心裝備是大壓機。大壓機是國之重器，以前我們沒有，現(xiàn)在有了。 7.早期的渦輪葉片是鎳基高溫合金鑄造空心葉片。 8.然后發(fā)展為定向凝固多晶高溫合金空心葉片。 軸向：雞雞前后搗的方向就是軸向。 徑向：一刀斬斷是非根，刀砍的方向就是徑向。 大家都吃過鹵牛肉，有人愛把肉絲一根根的撕下來慢慢品味，假設一根肉絲就是一個長條型的晶粒，這些牛肉絲晶粒的排列方向是平行一致的，肉絲與肉絲之間的接觸面叫晶界。 你把肉絲沿晶界一根根撕下來很容易，但你要把他們一根根扯斷就要費一點力，這是因為扯的方向上沒有晶界。當肉絲數(shù)量足夠多，多到你無法扯斷的時候，饑餓的你難道只能呆看嗎？當然不會，你會沿著晶界把肉輕松撕開，然后吃了。 渦輪的轉(zhuǎn)速每分鐘幾萬轉(zhuǎn)，給高壓轉(zhuǎn)子傳遞動力的“高壓渦輪”轉(zhuǎn)速越快越好（兩三萬轉(zhuǎn)正常，據(jù)說有每分鐘超過六萬轉(zhuǎn)的），葉片承受巨大的離心力和其它應力。如果葉片中的肉絲們?nèi)砍瘡较蚺帕校捎跊]有橫向晶界，葉片能夠承受的離心力大大增強了，這就是“定向凝固空心多晶高溫合金葉片”。它采用定向凝固的方法實現(xiàn)晶粒徑向生長。 當然，葉片的工況并非只有離心力那么簡單，像熱疲勞、機械疲勞、抗氧化、抗腐蝕、抗蠕變這些詞我都看不懂。 9.再后發(fā)展為單晶高溫合金空心葉片，整個葉片就是一個單晶粒，沒有晶界。 鎳基高溫合金為“面心立方固溶體”，晶格有顯著的各向異性，單晶取向?qū)θ~片壽命有明顯影響。 取向：如果立方晶體沿對角線抗拉強度比沿棱邊方向高，我就希望柱狀晶能夠按對角線方向向上生長，因為它更不容易被擼斷。 10.單晶葉片鑄造通常用螺旋選晶法，這是一個精子大軍逃出升天的過程，最終只有一個勝利者，那就是你。 過程如下：在真空爐內(nèi)將合金熔液注入鑄造型殼保溫（型殼從下到上依次是啟晶區(qū)，縮頸，狹窄螺旋通道，葉片型腔與型芯）→將型殼逐步下移進入冷卻區(qū)→晶粒開始從啟晶區(qū)中凝固，一堆柱狀晶垂直向上定向生長→小部分柱晶進入縮頸，大部分柱晶頂?shù)教旎ò逋Ｖ股L→逃出來的柱晶沿狹窄螺旋通道盤旋向上，柱晶們因螺旋空間約束發(fā)生排擠→受到排擠的柱晶頂?shù)酵ǖ郎涎赝Ｖ股L，其它柱晶繼續(xù)向上→柱晶數(shù)量因排擠作用越來越少→在螺旋通道尾段得到一個單晶柱晶→單晶柱晶從螺旋內(nèi)腔中鉆出來進入葉片型腔→逐漸變大直至充滿整個型腔（圖）。 約束作用：好比你拿一堆筷子，向上插入螺旋通道，由于通道是螺旋向上的，筷子們會紛紛被通道上頂擋住，只有運氣最好的那根筷子才能最終勝利走出洞口（這個比喻不完全準確，是形象比喻）。 啟晶區(qū)的最下部有塊水冷銅板，合金熔液碰到水冷板凝固，柱晶從水冷版上開始生長。 
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