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一種先進(jìn)的氮化硼納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料能夠?yàn)樾l(wèi)星支架減重50%

信息來(lái)源：本站 | 發(fā)布日期： 2023-01-12 13:38:20 | 瀏覽量：595969

摘要：

支架在航天飛行器和衛(wèi)星中擁有大量的使用場(chǎng)景，支架在衛(wèi)星中是一種承重組件，用來(lái)承載衛(wèi)星主體框架，支撐組件和電子器件。支架的強(qiáng)度是至關(guān)重要的，支架用來(lái)承載電子產(chǎn)品、相機(jī)、電池、天線(xiàn)和各種衛(wèi)星部件，它是飛機(jī)和衛(wèi)星的多個(gè)組件中重要的負(fù)載支撐部件。除了機(jī)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(chǎng)景，支架在衛(wèi)星中是一種承重組件，用來(lái)承載衛(wèi)星主體框架，支撐組件和電子器件。支架的強(qiáng)度是至關(guān)重要的，支架用來(lái)承載電子產(chǎn)品、相機(jī)、電池、天線(xiàn)和各種衛(wèi)星部件，它是飛機(jī)和衛(wèi)星的多個(gè)組件中重要的負(fù)載支撐部件。除了機(jī)械性能外，支架的重量也是一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)，因?yàn)樗鼤?huì)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(qiáng)度是必不可少的，因?yàn)楦鶕?jù)運(yùn)載系統(tǒng)和到達(dá)的軌道，每送入太空一公斤都會(huì)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(jì)增加了很大的價(jià)值。零件的減重可以通過(guò)材料選擇、材料設(shè)計(jì)和材料加工三種方式來(lái)解決。制造衛(wèi)星和飛機(jī)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(jìn)的功能材料。

先進(jìn)鋁合金具有良好的延展性和耐腐蝕性，較高的基本強(qiáng)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(lái)，鋁基復(fù)合材料的崛起讓人們認(rèn)識(shí)到其相比于鋁合金具有更高的強(qiáng)度、彈性模量和更好的耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，從而被列為航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域的新興高性能材料。

在鋁基復(fù)合材料中，增強(qiáng)相一般為熔點(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)鋁基母合金，是一種以獨(dú)特結(jié)構(gòu)的氮化硼納米管作為增強(qiáng)體研制的用于增強(qiáng)鋁合金強(qiáng)度的母合金，該專(zhuān)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(tuán)聚，同時(shí)還能加強(qiáng)增強(qiáng)體與鋁合金之間的交聯(lián)，從而更有效提升鋁合金強(qiáng)度。氮化硼納米管具有低密度，高強(qiáng)度、高模量、高熔點(diǎn)、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(qiáng)體的理想選擇。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(qiáng)度66%，提升A201鑄造鋁合金屈服強(qiáng)度92%，對(duì)鋁合金復(fù)合材料的屈服強(qiáng)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(qiáng)度的同時(shí)，達(dá)到減重50%以上。在重量不變的情況下，鋁合金強(qiáng)度提升70%左右。

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

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