新型轻合金结构材料在航天运载器上的应用与分析(上)

铝锂合金是下一代运载火箭和航天飞行器的重要轻合金结构材料，美、俄两国在航空航天飞行器上有２０年多年的使用经验。本文综述两国这种合金的发展、技术和应用情况，并分析比较了成功的原因和现状。     

航天运载器贮箱结构材料工艺研究

美国运载火箭低温料燃料贮箱材料２０１４,２２１９都是３５年以前设计的,材料已经过时。用新的２１９５超高强度锂合金成功地制造了航天飞机大型ＬＨ２、ＬＯ２贮箱,减轻重量３４０５ｋｇ。论述了美国Ｗｅｌｄａｌｉｔｅ０４９系列超高强度铝锂合金迅速发展的研制特点,材料的力学性能,设计要求,主要结构的成型工艺和焊接工艺。     

二元铝-锂合金组织结构与性能的关系

本文通过对三种二元铝-锂合金在不同热处理条件下的组织结构观察和力学性能实验,研究了其第二相沉淀特征和微观组织与性能的关系。结果表明,525℃固溶1h是这些合金最佳固溶条件。190℃25h是峰值时效条件,此时弥散强化和有序强化作用均最大;相同时间160℃时效为欠时效条件,析出相颗粒较小,强(硬)度较低,220℃25h过时效处理,δ′相粗大,合金变形时位错绕过δ′相,因此,此时无有序强化作用,强(硬)度下降。     

低温贮箱及铝锂合金的应用

从贮箱结构方案和材料应用两个方面对新型低温贮箱技术进行了论述。提出了运载火箱低温贮箱的几种总体布局方案和结构形式；明确指出新型低温贮箱的主体结构材料应立足于先进的铝锂合金。在制造工艺方面，提出了需重点开展研究工作的两项关键控制技术，成形技术和焊接技术。     

超疏材料与结构在航天装备中的应用

随着航天器的生产与存储、发射与回收朝着临海和海上发展,航天装备面临着高湿度的环境,对防潮、防水、防腐、防冰、减阻的需求日益增加。传统三防材料由于存在厚度大、增重大和性能不够优异等问题,无法满足航天装备临海和高湿地区的新任务应用以及对材料的轻质、高性能的要求。近年来,受荷叶、蝶翅、猪笼草等生物体疏水现象启发,具有超疏水、超疏油以及超润滑性能的众多新型的超疏材料与结构被逐步开发出来。本文以航天应用为背景,首先通过表面理论上解释了超疏材料具有的疏水机理、防冰机理和防腐机理;其次,总结了目前超疏材料的常用制备方法：两步法和一步法;最后举例说明国内外超疏材料应用于航天装备的防水、防冰和防腐。超疏材料具有制备工艺简单、增重低、效果佳等特点,可为航天领域多重防护问题性提供轻质高效的解决思路。     

铝锂合金的稳定化与应用技术研究

为提高Al-5Li合金的稳定性,使用自制含氟聚合物PFE对Al-5Li合金粉体进行原位包覆处理,得到Al-5Li@PFE复合粒子。利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和热重-差示扫描量热仪对其形貌结构、元素分布及热氧化特性进行表征。结果表明：Al-5Li@10PFE表面更为光滑,表面Li含量由11.74wt%降低至2.55wt%。采用非等温热分解动力学法研究PFE包覆前后Al-5Li合金与聚叠氮缩水甘油醚的相容性,结果表明GAP/Al-5Li体系的相容性较差,而GAP/Al-5Li@10PFE体系的相容性良好。     

十年磨一剑,五二所成功研制新型防护与结构一体化镁合金材料获国家合金牌号VW91M

五二所轻合金装甲技术团队历经10年成功研制了我国具有自主知识产权的最新型中高强防护与结构功能一体化变形镁合金材料。2021年2月24日全国有色金属标准化技术委员会授予该合金牌号VW91M,正式列为国家合金牌号。VW91M镁合金具有优良的防护、焊接及耐蚀性能,综合性能优异。VW91M合金同时具备十分优良的加工性能,特别适合制造大规格轧制板材、锻材及型材。VW91M防护与结构功能一体化材料的研制成功,使五二所突破性获得了拥有镁合金国家合金牌号的称号,标志着五二所在变形镁合金研制领域进入国内领先新阶段,对轻型武器装备轻量化制造水平的提升意义重大。     

Ni-P合金镀层材料的性能与应用

本文讨论Ni-P合金镀层的沉积特点和一般性质,研究了其硬度、耐磨性和抗蚀性的影响因素,提出该表面强化技术的应用前景。     

降低铝-锂合金成本和提高材料的使用寿命

<正>根据Alcoa、Pittsburgh、Pa的报告,铝-锂合金2099能够得到较好的燃烧效果,减少二氧化碳的排放,同时降低成本,提高使用寿命和一系列航空器元件的可靠性。通过控制冶炼合金成分、煅烧和微观结构的工艺,铝合金2099样品提高了耐蚀性和抗裂性能。与其它合金制成的部件相比,它们抗疲劳的性能有所增强。     

航天运载器支架式主结构承载性能的有限元分析

航天运载器主结构的功能是把载荷从一种结构传递到另一种结构上.依据对美国可重复使用运载器X-33和Atlas V型火箭上两种典型支架式CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料)主结构的分析,建立了两种支架结构的有限元模型,计算了在支架轴向力、横向力和绕纵轴的扭矩及综合载荷作用下支架结构的形变、压缩比、偏心率和CFRP管件的轴向应力,通过计算结果对两种支架式主结构的承载性能特点进行了分析.     

21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望

简要回顾了航天工业铝合金焊接技术的发展，并对国内外铝合金在航天器上的应用情况进行了综述和分析。介绍了铝合金焊接技术的最新发展和应用前景，其中包括变极性等离子焊、局部真空电子束焊、气脉冲焊接技术、搅拌摩擦焊、焊接修复技术以及焊接工艺裕度和焊接结构安全评定技术。     

新一代运载火箭贮箱焊接工艺评价的概念及应用

2219铝合金作为新一代运载火箭贮箱的新材料,为焊接新技术的应用提供了契机,而新技术、新工艺在采用之前要充分论证应用该技术的可行程度.研究了焊接工艺评价的概念、定位及应用,提出了焊接工艺评价的5个方面、16个要素及40个子要素.     

铝基复合材料焊接研究述评

铝基复合材料的比强度和比模量比铝合金材料高,在航天飞机、军用飞机、卫星、太空望远镜和汽车发动机领域获得得应用,要很好地应用铝基复合材料,通常取决于这种材料本身与其它金属材料的连接能力,焊接技术是连接铝基复合材料的有效途径,本文重点论述美国铝基复合材料的传统的焊接方法,研究现状、存在的问题和解决途径。     

航天Smart结构与材料的开发与进展——21世纪航天技术展望

从Ｓｍａｒｔ词意的由来，到Ｓｍａｒｔ材料与结构的研究发展，工作原理，以及Ｓｍａｒｔ结构的广泛应用，都作了详细的论述，文中特别强调传感，驱动，控制和结构的一体化设计与制造，结构与控制的统一概念，并指出２１世纪将是Ｓｍａｒｔ结构的时代。     

增材制造技术在国外航天领域的研究应用现状

增材制造是一种新型的数字化制造技术,在航天领域得到了越来越广泛的应用。针对近几年国外在航天领域开展的增材制造技术研究与应用进行了调研分析,重点阐述了增材制造技术在国外航天运输系统、导弹武器系统、卫星系统以及太空制造中的研究应用情况。综合来看,国外航天领域增材制造技术正逐渐进入主流制造技术的行列。     

片上系统技术在航天领域的发展和应用

由于片上系统(System on chip,SOC)技术使系统集成度更高、功能更强,具有更高的可靠性,以及更低的系统功耗,因此,SOC技术在航天控制领域得到了飞速的发展和应用.介绍SOC技术在国内外的发展情况,依据航天型号研制要求,提出航天领域的SOC研制流程、质量管理要求,以及重点发展方向.     

基于灵敏度分析的运载器轻量化设计

武器系统的运载器用于水下发射,设计中需考虑在满足力学与重心位置约束的条件下,实现轻量化设计。根据初始参数及最大应力值的约束条件确定厚度与半径值的基本范围,进而在重心位置的约束条件下,分析厚度、半径值对质量的灵敏度大小,最终确定合理参数并实现运载器轻量化设计目标。     

CAN总线及其较高层网络协议在航空航天上的可适用性探讨

分析了CAN总线的特点,指出了其在航空航天应用的优缺点,并介绍了基于CAN的CANaerosapce网络协议,分析了CANaerospace在可靠性上优于基本CAN的各项特点.