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材料学院多项科研成果助力航天发展[图]
发布日期:2016/10/17 13:53:00 阅读次数:210921

2016年10月17日7点30分,神舟十一号飞船搭载我国两名男航天员景海鹏、陈冬成功发射升空,神舟十一号入轨后,将在2天内与天宫二号空间实验室完成对接,形成组合体,组合体在轨飞行30天,航天员将进驻天宫二号完成科学实验。

此前,我国第一个真正意义上的空间实验室“天宫二号”在酒泉卫星发射中心由长征二号F-T2火箭成功发射升空。材料学院多项科研成果为“天宫二号”的成功飞天保驾护航,为中国迈向空间时代贡献力量。

为了满足“天宫二号”卫星对关键机构重量和综合性能的要求,金属基复合材料国家重点实验室张荻教授、欧阳求保教授团队研制出高性能的SiC颗粒增强铝基复合材料及其构件,包括镜筒、基座、支架、探测器箱、底板、支撑梁、支撑框、组件座等,共计45个品种、200余个实用构件,它们不但重量轻,而且在外力作用下变形小,宽温度变化下尺寸稳定性好,这些高性能、高品质、高质量的SiC颗粒增强铝基复合材料构件通过了各种地面试验考核,全部正式装备于“天宫二号”,应用于冷原子钟、激光通讯、光谱仪、量子密钥等4种关键载荷,为以上各种精密仪器和机构的稳定运行提供了保障。

 

“天宫二号”上应用的典型SiC颗粒增强铝基复合材料构件

此外,材料学院特种材料研究所王浩伟教授团队研发的原位自生纳米陶瓷铝基复合材料,因其优异的高比刚度、比强度、低热膨胀系数和良好的阻尼性能及良好的铸造和机加工性能。已作为关键材料应用在包括主框架、U型架、光学主体框架、折转镜支架、跟踪电路箱、跟踪镜筒和光路底板等15种不同部件上,装备于“天宫二号”量子密钥的量子光机主体部件上。该种新型复合材料铸件在实现光机主体设计性能要求的前提下,有效地控制了产品重量;保证了量子光机主体的高精度光学在轨性能发挥;有效保障了空间运动部件的转动精度和可靠性,满足型号产品的设计要求。

 

 

  “天宫二号”上应用的原位自生纳米陶瓷铝基复合材料构件

推进剂是维持太空飞船轨道和姿态的关键要素,推进剂补加技术可以实现航天器在太空中“加油”,是下一步我国建设的空间站长期逗留的关键技术。该项技术最大的技术难题是推进剂在轨补加系统的关键单元-压气机,压气机壳体采用的新型合金成为攻关重点。金属基复合材料国家重点实验室张豪副教授团队自主研发、制备的某合金牌号的喷射成形超高强度合金材料成功应用在压气机系列部件上。目前,空中压气机已全部顺利启动。该型号合金性能居于国际领先水平,填补了国内技术空白。在“天宫二号”复杂结构箱体上的使用,使其使役寿命达到设计寿命的3倍。经过20多年的探索实践,张豪团队掌握了喷射成形的自主核心技术与工艺,自主研发制造了国内“首台套”的全自动喷射成形材料制备设备和控制系统,开发制备多个合金牌号的高强韧、耐高温、高刚度、耐磨损的铝合金材料,产品打破了国外技术与产品的封锁,为我国的航天航空等行业提供了亟须的高性能合金材料。

 

  喷射成形超高强度合金锭

作为我国载人航天工程空间实验室的关键步骤,天宫二号此次与神州十一号载人飞船实现对接,进一步推进了我国航天事业发展。2017年,天舟一号货运飞船将搭成长征七号运载火箭升空,与天宫二号进一步交会对接。载人航天工程实验室飞行任务的顺利推进,既彰显了我国不断进步的太空科技实力,也检验了参与其中的上海交大科研成果的高水平和高质量。材料人将一如既往的加强科学研究,提供更先进的材料技术及最有保障的高品质材料,助力我国航天事业发展。

  [作者]:欧阳求保、夏存娟、张豪、聂文洁

 

 

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