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一種先進的氮化硼納米管增強鋁基復(fù)合材料能夠為衛(wèi)星支架減重50%

信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2023-01-12 13:38:20 | 瀏覽量:601876

摘要:

支架在航天飛行器和衛(wèi)星中擁有大量的使用場景,支架在衛(wèi)星中是一種承重組件,用來承載衛(wèi)星主體框架,支撐組件和電子器件。支架的強度是至關(guān)重要的,支架用來承載電子產(chǎn)品、相機、電池、天線和各種衛(wèi)星部件,它是飛機和衛(wèi)星的多個組件中重要的負(fù)載支撐部件。除了機械性能外…

支架在航天飛行器和衛(wèi)星中擁有大量的使用場景,支架在衛(wèi)星中是一種承重組件,用來承載衛(wèi)星主體框架,支撐組件和電子器件。支架的強度是至關(guān)重要的,支架用來承載電子產(chǎn)品、相機、電池、天線和各種衛(wèi)星部件,它是飛機和衛(wèi)星的多個組件中重要的負(fù)載支撐部件。除了機械性能外,支架的重量也是一個主要關(guān)注點,因為它會增加飛行器和衛(wèi)星的總重量,所以支架的減重是至關(guān)重要的。
高比強度是必不可少的,因為根據(jù)運載系統(tǒng)和到達(dá)的軌道,每送入太空一公斤都會增加飛行的總成本。各方面的重量最小化為空間飛行器支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計增加了很大的價值。零件的減重可以通過材料選擇、材料設(shè)計和材料加工三種方式來解決。制造衛(wèi)星和飛機支架的首選材料是鋁基、鈦基、不銹鋼、鎳鈦基和復(fù)合材料等先進的功能材料。

先進鋁合金具有良好的延展性和耐腐蝕性,較高的基本強度和剛度,易于制造性和耐用性,這使得它在許多航空航天結(jié)構(gòu)應(yīng)用中,都是輕質(zhì)材料的理想選擇。近年來,鋁基復(fù)合材料的崛起讓人們認(rèn)識到其相比于鋁合金具有更高的強度、彈性模量和更好的耐磨性等優(yōu)點,從而被列為航空航天、汽車等領(lǐng)域的新興高性能材料。

在鋁基復(fù)合材料中,增強相一般為熔點高,彈性模量大,比剛度大的陶瓷,如SiC,Al2O3、TiB2、BN等。鋁基復(fù)合材料技術(shù)容易掌握,易于加工。此外,鋁基復(fù)合材料比強度和比剛度高,高溫性能好,更耐疲勞和更耐磨,阻尼性好,熱膨脹系數(shù)低。

大連義邦引入的氮化硼納米管增強鋁基母合金,是一種以獨特結(jié)構(gòu)的氮化硼納米管作為增強體研制的用于增強鋁合金強度的母合金,該專利型氮化硼納米管的外表面有不規(guī)則六方氮化硼結(jié)晶體成核于納米管的外表面上,這種結(jié)構(gòu)有助于限制范德華力,使其在鋁熔體中不易團聚,同時還能加強增強體與鋁合金之間的交聯(lián),從而更有效提升鋁合金強度。氮化硼納米管具有低密度,高強度、高模量、高熔點、低膨脹系數(shù)和空氣中高溫穩(wěn)定性等性能,是鋁基復(fù)合材料增強體的理想選擇。

經(jīng)實驗測試,氮化硼納米管在鋁基復(fù)合材料中的重量比僅為0.4%,便可提升7000系列的變形鋁合金屈服強度66%,提升A201鑄造鋁合金屈服強度92%,對鋁合金復(fù)合材料的屈服強度提升效果非常顯著。其顯著的提升效果,使鋁基復(fù)合材料在保持強度的同時,達(dá)到減重50%以上。在重量不變的情況下,鋁合金強度提升70%左右。

因氮化硼納米管鋁基母合金添加量低、強度提升顯著、操作方法簡單,在國外著名的軍工鋁合金企業(yè)中已經(jīng)驗證成功,將作為新一代航空航天鋁合金增強體材料廣泛應(yīng)用。

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