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高熵陶瓷在热障涂层与环境障涂层中的研究进展

高熵陶瓷在热障涂层与环境障涂层中的研究进展

摘要：热障涂层（TBCs）和环境障涂层（EBCs）是航空发动机的关键技术之一。 TBCs可以大幅提高发动机高温合金热端部件的工作温度， EBCs可以有效保护发动机陶瓷基复合材料高温部件。高熵陶瓷（HECs）一般指的是多种组分（5种或以上）以等原子比或接近等原子比形成的固溶体， 其性能具有“鸡尾酒”效应， 展现出常规陶瓷材料不具备的优异性能。 HECs概念被提出以来已经在很多领域被广泛研究，成为陶瓷材料研究领域的热点。在TBCs与EBCs领域，研究者们对HECs也开展了大量的研究工作，取得了很多研究成果。对国内外已经报道可以用于TBCs和EBCs的新型HECs材料进行了分类总结，介绍了它们的制备方法、 晶体结构、热导率、热膨胀系数、力学性能 环境沉积物（CMAS）腐蚀行为以及HECs涂层的制备与性能，并对HECs在TBCs与EBCs中的发展前景进行了展望。
航空 2024年06月06日
航天装备牵引下的铝基复合材料研究进展与展望

航天装备牵引下的铝基复合材料研究进展与展望

摘要：天问一号是我国第一个行星探测器，其核心祝融号火星车承担着星面巡视和探测重任，已圆满完成预定90个火星日的探测并进入拓展任务。火星车上使用了多种SiC颗粒增强铝基复合材料，分别满足承载结构、运动机构、探测器结构的轻量化、耐磨损、耐冲击、尺寸稳定等苛刻服役要求，用量刷新了我国航天器铝基复合材料占比记录。本文介绍了针对火星车需求的4种铝基复合材料的研发历程，尤其是性能仿真、材料成分设计与制备加工等。在此基础上，针对未来飞行器等先进装备更苛刻服役工况对材料性能的更高要求，对低成本、高效制备和快速响应的需求，介绍了基于材料基因工程思想与大科学装置的研发新模式，展望了铝基复合材料未来的发展方向。
航空 2024年05月30日
空间太阳能电站关键材料技术需求展望

空间太阳能电站关键材料技术需求展望

摘要：空间太阳能电站( Space solar power station，SSPS)作为可再生空间能源系统，需要基于大型展开结构与控制技术、高效太阳能转化技术、超大功率电力传输与管理技术、远距离无线能量传输技术、在轨组装与维护技术等多种关键技术协同应用进行构建。材料技术作为上述各类关键技术中最基础的技术支撑，也将面临更大的挑战。本文通过分析空间太阳能电站建设难点，阐释了大尺寸桁架、柔性太阳能电池、超大功率导电旋转关节、在轨原位制造等关键技术对轻量化、柔性化、智能化新材料的发展需求。
航空 2024年05月28日
航天器用材料应用验证技术体系

航天器用材料应用验证技术体系

摘要：本文基于钱学森的“综合集成方法论”，结合我国航天器材料的研制及应用特点，阐述了应用验证技术体系基本原理，并总结工程实践经验，提出建设要点。该体系通过材料特性表征及应用情况的宏观与微观研究，利用试验验证、专家决策支持、计算仿真、归纳演绎、信息处理等方法，形成了多指标评价、多角度分析、综合评判的材料工程应用质量控制系统，发挥了人机结合、定性与定量结合、理论与实践结合以及多学科融合的系统工程优势，为我国航天装备自主发展奠定基础。
航空 2024年05月27日
空间探测烧蚀防热材料应用及发展

空间探测烧蚀防热材料应用及发展

摘要：烧蚀防热材料因其高可靠性及宽适用性而被绝大多数空间探测器所采用。不同的空间探测目标、探测器进入/再入弹道、探测器外形和防热结构质量限制等因素使得烧蚀防热材料种类繁多，但轻量高效是其发展的重要特征; 除此以外，可靠性也至关重要，在不同的热环境下，不同材料会表现出不同的烧蚀行为和特征，使得烧蚀防热材料成为空间探测活动成败的关键。本文综述了国内外探测器烧蚀防热材料的种类及应用情况，美国主要包括高密度酚醛/玻璃钢、蜂窝增强型防热材料、树脂浸渍型防热材料以及碳酚醛材料等，国内主要包括酚醛/尼龙、蜂窝增强型防热材料和NF材料，介绍了这些材料所应用的探测器、气动加热环境、防热材料性能和防热结构成型技术，总结了美国空间探测防热材料研制中出现的两次烧蚀异常及导致的探测器选材变化，可见防热材料与热环境耦合关系复杂。国内外针对防热材料抵御异常损伤开展了部分工作。已有试验结果表明，蜂窝增强型防热材料具有一定的优势。最后对空间探测防热材料的应用与发展进行了展望。
航空 2024年05月27日
航空航天用气凝胶材料的研究进展

航空航天用气凝胶材料的研究进展

摘要：近年来，中国、美国和其他各国航空航天事业快速发展。我国“神州十三号”、美国Space-X“龙飞船”和Blue Origin“新谢泼德号”载人飞船的成功发射，标志着人类探索太空的进程又跨出了一大步。航空航天领域载人飞船的成功离不开高科技材料产业的快速发展，“一代材料，一代技术，代装备”，对材料的认识、研制、开发和应用是人类社会进步最基础、最原始、最本质的驱动力，它对整个国防事业的发展起着推动作用。气凝胶作为一类轻质多孔材料，因其高效的隔热特性在航空航天领域受到越来越多的关注。本文旨在总结SiO2、Al2O3、ZrO2等氧化物气凝胶和炭气凝胶、碳化物气凝胶、硼化物气凝胶等非氧化物气凝胶材料近年来在航空航天领域的研究进展，从分子结构设计、制备方法、热力学性能等方面进行了详细的讨论，以期为相关的科学研究提供参考和借鉴。
航空 2024年05月27日
柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

摘要：气凝胶是一种纳米级多孔固体材料，具有高比表面积、极高的孔隙率、极低的密度、极低的热导率等优点，但也存在脆性高、柔韧性差的问题。近年来，具有良好压缩回弹特性和抗弯折性能的柔性气凝胶克服了传统气凝胶柔韧性差的缺点，受到研究人员的广泛关注。本文首先概括了柔性气凝胶的种类，根据气凝胶材料组成成分的不同，将其分为氧化硅柔性气凝胶、碳基柔性气凝胶、生物质柔性气凝胶和纤维质柔性气凝胶; 然后，系统总结了柔性气凝胶常用的制备方法，如溶胶-凝胶、老化、干燥等工艺，对比分析了不同制备工艺生产的气凝胶在性能上的差异; 此外，介绍了柔性气凝胶在环保、光学、生物医学、柔性电子传感器以及航空航天等领域的应用; 最后对柔性气凝胶的发展做了总结和展望。
航空 2024年05月27日
高强高模聚酰亚胺纤维的空间环境适应性研究及在航天领域的应用前景分析

高强高模聚酰亚胺纤维的空间环境适应性研究及在航天领域的应用前景分析

摘要：高强高模聚酰亚胺(PI)纤维是近年来出现的一种新型高性能有机纤维，具有优异的力学性能、耐高低温性能、低介电、高绝缘、高阻燃、耐辐照等综合性能，在航天、航空、安全防护、核工业等领域具有广阔的应用前景。本工作着重针对高强高模PI纤维在航天领域中的应用需求，特别是在空间环境中的应用特点，分析了其在极端温度、交变温度、粒子辐照、高真空以及长期负载等环境下的性能表现，初步考核了其空间环境适应性，以期为其相关应用提供设计依据。研究结果显示，高强高模PI纤维表现出优异的力学性能、耐高低温、耐粒子辐照、抗蠕变等综合性能，在350℃条件下其拉伸强度和拉伸模量仍分别可达到1.55GPa和27.74GPa，经1.0×108rad(Si)剂量粒子辐照后，拉伸性能保持率高于98%。此外，本工作还结合PI纤维的综合性能表现对其在航天领域的应用前景进行了展望。
航空 2024年05月27日
激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

摘要：激光熔覆修复GH4169合金的拉伸性能具备各向异性，拉伸性能与受载方向和修复界面之间的夹角（界面角度）显著相关，研究修复后合金的拉伸各向异性可为GH4169合金构件的高性能修复奠定基础。基于数字图像相关（DIC）技术开展了不同界面角度下的修复后合金拉伸试验，结合光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等手段进行了界面区域微观组织及断口形貌观测分析，对激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸力学性能开展了研究。结果表明修复后合金的拉伸性能与拉伸载荷方向、枝晶生长方向的夹角呈负相关；拉伸试样的断裂主要是由Laves/γ相界面在拉伸载荷下分离引发裂纹成核和扩展造成的。当枝晶取向与拉伸载荷的夹角较小时枝晶间较大尺寸的不规则Laves相破碎成小颗粒并随基体γ相一同移动，断裂后韧窝较深，抗拉强度和屈服强度较高；当夹角较大时枝晶间Laves/γ相界面剥离导致裂纹形核，而后快速扩展，断口呈大量阶梯状的枝晶沿晶断裂形貌，拉伸性能较差。研究阐明了不同界面角度对修复后合金拉伸性能的影响机理，可为激光熔覆修复GH4169高温合金构件拉伸性能的综合评估提供基础。
航空 2024年05月19日
航空发动机及燃气轮机用关键材料的激光增材制造研究进展

航空发动机及燃气轮机用关键材料的激光增材制造研究进展

摘要：增材制造技术可以突破传统工艺的加工和设计局限，实现高性能复杂结构零件的一体化直接成形，在航空发动机及燃气轮机（两机）领域有着巨大的应用潜力。针对镍基高温合金、钛基合金和高强度钢等3类合金，综述了激光工艺参数、成分改性以及外场作用下的微观组织特点和调控方法；比较分析了室温和高温条件下的典型力学性能特征，以及增材制造合金的工艺参数—微观结构—力学性能映射关系，并总结了上述材料在两机领域关键构件的增材制造应用现状和典型案例；展望了面向两机领域关键构件的新型增材制造技术、微观组织调控技术、专用合金体系以及增材制造过程稳定性研究，进一步推动增材制造技术在两机关键领域的推广和应用。
航空 2024年05月15日