高体份SiC/Al复合材料空间相机框架的拓扑优化设计

为了提高空间相机在力/热双重环境条件下的系统稳定性,同时能够实现系统的轻量化目标,在某型空间相机的研制过程中选用了具有高比刚度和热稳定性的高体份SiC/Al复合材料。采用整体式框架结构,将基于变密度法的连续体结构拓扑优化方法应用到相机框架结构的初始设计中,通过设定相应的约束条件和目标函数,进行迭代求解,得到了相机框架分别在X、Y、Z三个方向重力作用下的结构拓扑优化结果,结合工艺要求,最终确定了空间相机框架的设计方案。通过与对比方案比较发现,经过拓扑优化所得到的框架结构在结构刚度及轻量化率上都有明显提高,实现了空间相机框架高刚度、轻量化的设计目标。     

高体份SiC/Al反射镜在空间光学应用可行性的分析

简述了空间遥感器设计中反射镜材料选择的重要性及影响。对SiC和SiC/Al复合材料与常用光学材料的空间应用综合品质因子进行了比较,SiC材料的综合品质因子为8072.92,高体分SiC/Al复合材料的综合品质因子为1 687.50。并对高体分SiC/Al复合材料应用在反射镜上的光学性能进行了检测。检测结果得出材料的表面粗糙度能够达到1.49 nm,小于5 nm;反射率达到95%以上,能够满足反射镜的性能要求。对采用高体分SiC/Al复合材料作为反射镜和背板材料的相机结构进行分析。分析结果得出整体结构前三阶模态为115 Hz,120 Hz,203 Hz,满足空间遥感器大于100 Hz的技术要求,各反射镜的面形精度满足RMS≤1/50λ(λ=632.8 nm)的技术要求。各项测试数据和有限元分析结果表明,高体份SiC/Al复合材料作为反射镜在空间光学中应用是可行的。     

铝基复合材料结构遥感器设计分析

空间遥感器光学反射镜的高刚度、支撑结构的合理性以及良好的热尺寸稳定性是保证其成像的关键因素。遥感器的重量对于运载平台也是至关重要的。针对这些问题,提出一种支撑杆的连接方式,能够减轻遥感器的重量。反射镜和背板采用高体份铝基复合材料,不仅保证高度、强度,而且因采用同一种材料从而避免了热环境对遥感器结构变形的影响。通过采用有限元仿真分析,在重力和10°温升情况下各反射镜的面形PV值〈55nm,满足〈1/10λ（λ=632.8nm）指标要求,整个结构的前三阶模态为115Hz,120Hz,203Hz。结果表明,采用支撑杆以及铝基复合材料的遥感器结构能够满足空间环境要求,为进一步工程应用提供了理论依据。     

SiC颗粒增强Al-Si复合材料中的SiC及其界面

以常规TEM为工具,对SiCpZL109复合材料中SiC颗粒及其界面进行了研究,除观察到大量α型六方6HSiC外,还观察到少量α型六方4H和菱形15RSiC。观察到的都是单一的SiCAl及SiC界面,无论是SiCAl或SiCSi界面,界面清洁,结合紧密,无孔洞,无反应过渡层。     

星载激光通信载荷高体分SiC/Al主镜及支撑结构设计

为了降低激光通信载荷在轨工作中空间环境对于光学系统的影响,提高通信质量以及跟踪精度,使用综合性能较好的高体分SiC/Al作为主镜材料,并通过有限元分析确定了主镜结构的几个重要优化参数。提出了一种一体式主镜柔性支撑,该结构避免了使用不同材料支撑组件线膨胀系数不匹配而产生的应力集中,提高了主镜面形的温度稳定性,并在此基础上降低了主镜及其支撑的总体质量,实现了光学系统的轻量化。仿真分析表明,该结构在重力释放条件下,主镜面形误差PV值为/52,RMS值为/275。工作环境发生4℃温度变化的情况下,主镜面形误差PV值为/11,RMS值为/71。主镜及其一体化支撑基频为208 Hz,主镜单独轻量化率为55.3%,进行一体化设计后主镜及支撑相比传统设计轻量化率为19.87%,能够满足总体指标要求。     

光学退偏器在遥感器中应用的探讨

讨论了光学退偏器在遥感器中的应用要求和设计原理，并针地海洋水义系统要求设计了改进型的Ｌｙｏｔ退偏器，分析了光学退偏器的残余偏振度、光束偏折和角弥散等性能指标。根据系统应用的要求提出了光学退偏器指标的测试方法，测试结果证明设计的退器满足海洋水色扫描仪系统要求。     

飞秒激光加工SiC/SiC复合材料厚板的孔型特征研究

为了探究飞秒激光加工SiC/SiC复合材料厚板的孔型特征, 采用光束同心圆填充扫描方式对厚度为4mm的SiC/SiC复合材料进行制孔实验, 分析了飞秒激光加工参数对入口直径、孔深、锥度等孔型特征的影响规律和影响机理。结果表明, 脉冲能量、重复频率、线重合度以及扫描速率对小孔入口直径影响较小, 但对孔深和锥度影响较大; 上述实验参数与光束扫描面积内的能量密度密切相关, 小孔锥度随能量密度增大而减小, 小孔深度则反之; 当采用最大脉冲能量130μJ、最大重复频率100kHz、最小扫描速率100mm/s、最大线重合度77%以及最小进给量0.1mm时, 小孔锥度达到最小值12.38°; 上层材料对光束的遮挡以及排屑困难导致深孔加工锥度不易控制。该研究可以为今后SiC/SiC超快激光制孔应用提供参考。     

SiC p／Al复合材料镀金工艺研究

对SiC体积分数高达60％以上的SiCp／A l金属基复合材料进行镀金工艺实验,工艺分步实施化学镀镍、热处理、电镀镍、电镀金步骤,得到的镀层表面光滑平整,没有明显的结瘤和夹杂,与基材的结合力强。该工艺作为SiC p／A l可焊性表面处理技术之一,兼具可接触导通、良好的焊接性能、能兼容各种助焊剂,对于铝基复合材料表面处理具有十分重要意义。     

C/SiC复合材料的红外热像无损检测研究

采用红外脉冲热像检测方法对C/SiC复合材料试样中不同尺寸和深度的平底孔模拟缺陷进行无损检测,分析了红外脉冲热像检测方法的检测原理、红外脉冲热像检测结果和微分处理后的检测结果。研究结果表明,对于同一缺陷,红外脉冲热像图中显示的缺陷尺寸随时间变化规律近似服从卡方分布,并且在红外热波信号传播至缺陷深度时,显示的缺陷尺寸最大;对红外脉冲热像图进行微分处理,可提高小缺陷和深度缺陷的检测能力,且能够提高缺陷的识别度;红外脉冲热像法检测C/SiC材料,能发现最小直径为Φ2 mm的缺陷,无法发现深度大于4 mm(直径不大于Φ15 mm)的缺陷;该红外脉冲热像法检测C/SiC材料的最小径深比为1.3。     

SiC/Cu-Al复合材料无压浸渍制备工艺的研究

利用化学镀法在SiC颗粒表面包覆Cu层制备了SiC/Cu复合粉体,然后将其压制成预制体并在熔融铝液中无压浸渍,制出了SiC/Cu-Al复合材料.研究了浸渍温度和时间对所制SiC/Cu-Al复合材料浸渍效果的影响.结果表明:SiC颗粒表面的Cu包覆层分布均匀;在800℃、保温2h条件下制备的SiC/Cu-Al复合材料显微...     

无压浸渗SiC/A1的电镀和应用

无压浸渗SiC／A1新材料集高导热性、低热膨胀系数(并在一定范围内可调)、轻量化几大优势于一身,导热性可与W-Cu相当,热膨胀系数可与Si、GaAs等芯片,A12O3,AIN,BeO等瓷件相匹配,比重则不到W-Cu的20％,且可加工性强,成本低,未来可望在封装领域大量替代W-Cu、Mo-Cu等材料。实验证明,此复合材料前处理用有机溶剂和中性化学除油,HNO3,HF混合酸液浸蚀后浸锌,然后化学镀镍,经适当热处理后镀镍、镀金,完全能满足后道封装工艺要求,器件性能经考核完全符合GJB33A-97和GJB128A-97要求。     

A simple design of planar microstrip antenna on composite material substrate for Ku/K band satellite applications

A straight forward design of rectangular slotted microstrip planar antenna fed by 50 ohm microstrip line is proposed for Ku/K band satellite applications. The radiating patch of the antenna occupies an area of 17 × 17 mm² and fabricated on 1.0 mm‐thick ceramic filled bioplastic composite material substrate whose dielectric constant (ε_r ) is 10.0. The dual resonant square‐shaped antenna has been formed by inserting four arc shape slots at the corners with the combination of circle and square and wide square shape slot at the center. The results from the measured data show that the antenna has a lower resonant mode impedance bandwidth for S11 < −10 dB is of 18.4% (11.67–14.05 GHz) and upper resonant mode bandwidth is of 8.2% (18.19–19.75 GHz) centered at 12.94 GHz and 19.04 GHz, respectively. The antenna prototype has achieved maximum gains of 3.1 dBi and 4.13 dBi with average radiation efficiencies of 75.3% and 86.4% for the lower band and the upper band, respectively. The numerical data analyses of both the measured and simulated results show relatively good agreement. Moreover, the consistent and symmetrical radiation patters of the proposed antenna make it suitable candidate for the Ku/K band satellite applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

铸态SiCp/Al基复合材料中的台阶界面

采用铸造方法制备了SiCp／Al—10Si-0.5Mg、SiCp／Al—5Si-0．5Mg复合材料，以常规透射电镜为主要分析手段，对复合材料中六方SiC颗粒上的台阶界面进行了研究。台阶界面产生于SiC颗粒上的局部区域。台阶上两个相交的小平面，其中之一是六方SiC晶体中的(0001)最密排面，台阶界面上增强体与基体结合良好。提出了台阶界面形成的两种机制。     

高体分铝基碳化硅表面镀镍钴合金非球面反射镜的光学加工

为了制造具有良好力学和热学性能的反射镜,对高体分铝基碳化硅镀镍钴合金反射镜的光学加工进行了研究;介绍了高体分铝基碳化硅SiCp/Al的物理性能;采用不同抛光磨料和抛光模对SiCp/Al镀镍钴合金样片进行抛光实验;在实验基础上,对SiCp/Al表面镀镍钴合金同轴抛物面反射镜表面进行精密抛光,实现了300 mm口径SiCp/Al表面镀镍钴合金同轴抛物面反射镜的光学加工,其面形精度均方根值为0.027λ(λ=632.8 nm),表面粗糙度Ra值优于2.1 nm。     

Fe/Al_2O_3/石蜡复合材料的制备及微波吸收性能研究

为了改善Fe粉的微波吸收性能,采用sol-gel法与H_2还原法制备了w(Al_2O_3)为0.5%~5.0%的Fe/Al_2O_3复合粉。利用SEM和激光粒度分析仪分析了所制粉末的形貌与粒度分布;并将所制复合粉末与石蜡按质量比80:20制成Fe/Al_2O_3/石蜡复合材料,研究w(Al_2O_3)对复合材料微波吸收性能的影响。结果表明:Fe/Al_2O_3复合粉的外形呈片状与针状,其粒度分布很宽。当w(Al_2O_3)由0增加到5.0%时,复合材料的复介电常数实部ε′从11增加至21;复磁导率虚部μ″呈多模共振的曲线形式;w(Al_2O_3)为2.0%,厚为2mm的Fe/Al_2O_3/石蜡复合材料的–5dB反射损失R频宽为4.6GHz。