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材料圆桌 航天梦托举中国梦

发布时间:2022-09-27 12:59:04 来源:火狐体育永久入口 作者:火狐体育官网入口
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  。旨在进一步宣扬崇尚科学,探索未知,敢于创新的理想信念,以航天梦托举中国梦 ,激发汇聚逐梦筑梦的磅礴力量。

  过去一年,中国航天创造了举世瞩目的成就。“祝融”探火,在遥远的火星留下了属于中国的印迹;“羲和”返日,实现了中国太阳探测器的突破;“天和”遨游星辰,把家园拓展至浩瀚星空;神舟13号拿下了接力棒,继续砥砺前行。十几年间,中国航天筑梦太空的脚步行稳致远。

  航空航天飞行器长期在大气层或外层空间这些极端环境服役,要有极高可靠性和安全性、优良的飞行性和机动性。除了优化结构满足气动需求、工艺性要求和使用维护要求外,更有赖于材料的优异特性和功能。

  航天器所用材料不仅要具有高的比强度、比刚度,还要有一定的断裂韧性和冲击韧性、抗疲劳性能、耐高温性能、耐低温性能、耐腐蚀性能、耐老化性能和抗霉菌性能,并有针对性地强化一些性能指标。此外,不同等级的载荷区采用不同的选材判据,根据部件的具体要求选择与之匹配的材料,大载荷区采用强度判据,选用高强材料;中载荷区采用刚度判据,选用高弹性模量材料;轻载荷区主要考虑尺寸稳定性,确保构件尺寸大于最小临界尺寸。

  如今,金属基复合材料、高温树脂基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料已在航空航天领域扮演越来越重要的角色。碳/碳复合材料综合了碳的难熔性与碳纤维的高强度、高刚性,具有优越的热稳定性和极好的热传导性,在2500℃的高温下仍具有相当高的强度和韧性,且密度只有高温合金的1/4。如在碳纤维复合材料中添加玻璃纤维可以改善其冲击性能,而玻璃纤维增强塑料中加人碳纤维可以增加其刚度。

  此外,层状复合材料在航空航天工程中的应用越来越广泛,如A380采用了3%的GLARE,为新型的层压板。层压板是通过压力使两种不同种类的材料层叠在一起的复合材料,通常由上面板、上胶合层、芯材、下胶合层、下面板构成,其强度和刚度要高于单独的面板材料或芯材,已应用于运输机和战斗机。GLARE层压板是通过压力(或热压罐)把多层薄铝板和单向性玻璃纤维预浸料(浸渍环氧黏合剂)叠接热压而成的。

  碎片问题不仅是设计和发射航天器时必须考虑的一个因素,也是维护空间环境安全的一个重要方面。美国NASA 喷气推进实验室研制出可用于航天器微流星体轨道碎片防护的新型金属合金如块状玻璃合金(BMG,也称非晶态合金)及其复合材料。BMG不但具有极高的强度和硬度、较低的密度,还易于成形。用柔性结晶相增强的BMG基复合材料,不仅保留了BMG的高硬度、低熔化温度等性能,使得采用BMG作为航天器的防护屏,可有效地气化撞击进来的碎片,同时确保被撞击的局部防护屏易熔化或气化,从而阻止固体碎片撞击到航天器外壁。BMG及其复合材料能支撑大型薄板和面板,且具有极好的力学性能,有望成为未来航天器微流星体轨道碎片防护的优选材料。

  航空航天利用碳纤维的特性不断地获得新的技术优势,但是碳纤维目前也面临着众多的挑战和障碍,其中最重要问题是分层。分层是指复合材料层缓慢彼此分离的状态,在大多数情况下,分离是由于冲击和反复的循环应力造成的。

  Xantu Layr纳米纤维薄膜可以用在碳纤维预浸料层间增韧,用于改善断裂韧性(抗分层性)、冲击强度之后的压缩(损伤容限)和复合材料分层的抗疲劳强度。纳米纤维膜在层间区域充当脆性树脂基体的纳米级增强物质,最终形成更坚韧的树脂,在受到压力或冲击时不易发生微小裂纹。确切的说,Xantu Layr 不是复合材料中纤维增强的物质,而是作为树脂的增强剂。例如:r可以作代替树脂中使用的增强颗粒。通过实验,使用Xantu Layr的预浸料可以通过为易脆的树脂提供纳米级的增强膜来改善复合材料的性能。纳米纤维很容易被树脂浸湿,由于增强了疏水性,不会吸收水分,避免基体产生空隙,有效提高了复合材料层合板的抗分层特性、冲击强度之后的压缩和抗疲劳特性。

  我国航空航天发展涉及众多新技术支持,其中最重要的就是新材料的支持。航空航天的使命是需求,需求即机遇,为满足需求,面临很多挑战,新材料的支撑是其中关键。它需要我们从高性能轻质化,多功能智能化等诸多方面突破“卡脖子”难题。唱响“探索浩瀚宇宙、发展航天事业、建设航天强国”的主旋律,凝聚实现中国梦航天梦的强大力量,需要更多深耕材料领域的人才与团队。