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“天和”核心艙升空,論直讀光譜儀在航空航天事業(yè)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2021-05-07 09:08:39         點(diǎn)擊:7568

       上個(gè)月底,4月29日,我國(guó)的“天和”核心艙正式升空,“天和”核心艙將是我國(guó)未來(lái)空間站建設(shè)的重要組成部分,空間站設(shè)計(jì)壽命10年,可根據(jù)需要,通過(guò)維護(hù)維修進(jìn)一步延長(zhǎng)壽命。航空航天事業(yè)中,對(duì)于其組成材料上的需求是十分嚴(yán)格的。直讀光譜儀在航空航天事業(yè)中有著必要的應(yīng)用。

       航空材料是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障,也是使航空產(chǎn)品達(dá)到人們期望的性能、使用壽命與可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)。航空先進(jìn)材料技術(shù)還被列為美國(guó)國(guó)防四大科技(分別為信息技術(shù)、材料技術(shù)、傳感器技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可承受性技術(shù))優(yōu)選項(xiàng)目之一,是其他三項(xiàng)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)及重要組成部分。

       航空材料是制造飛機(jī)(包括飛行器)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件、儀表及隨機(jī)設(shè)備等所用材料的總稱,通常包括金屬材料(結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高溫合金、有色金屬及合金等)、有機(jī)高分子材料(橡膠、塑料、透明材料、涂料等)和復(fù)合材料。

       直讀光譜儀可有效檢測(cè)金屬航空材料的成分,保證了材料的可靠性。

       金屬材料是以金屬元素為基的材料。金屬材料包括純金屬及其合金。合金是以某一金屬元素為基,添加一種以上金屬元素或非金屬元素(視性能要求而定),經(jīng)冶煉、加工而成的材料,如碳素鋼、低合金鋼和合金鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金、鎂合金等。純金屬很少直接應(yīng)用,因此金屬材料絕大多數(shù)是以合金的形式出現(xiàn)。

       近幾十年來(lái),新型航空材料及先進(jìn)工藝發(fā)展很快,如高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料、隱身材料及定向凝固葉片技術(shù)、定向共晶葉片技術(shù)、粉末高溫合金屬輪盤(pán)制造技術(shù)等,為第四代、第五代飛機(jī)的發(fā)展提供了物質(zhì)保障。航空發(fā)展史證明,航空材料的每次重大突破,都會(huì)促進(jìn)航空技術(shù)產(chǎn)生飛躍式的發(fā)展;航空材料不僅是航空事業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),也是航空事業(yè)發(fā)展的技術(shù)支撐。

       近年來(lái),微量元素的作用越來(lái)越引起人們的重視,對(duì)雜質(zhì)元素的控制越來(lái)越嚴(yán),材料研究正在向高純度、高均勻性和高精度方向發(fā)展。眾所周知,夾雜物對(duì)疲勞性能和應(yīng)力腐蝕性能影響很大,特別是對(duì)缺口敏感的高強(qiáng)度材料更為明顯。因此國(guó)外對(duì)超高強(qiáng)度鋼的S、P含量及夾雜物的要求越來(lái)越嚴(yán)。例如美國(guó)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定300M鋼的S、P含量必須小于0. 015%,并且兩者之和不得大于0.025%。工廠S、P含量控制更嚴(yán),要求小于0.006%,從而保證超高強(qiáng)度鋼的優(yōu)越性能,延長(zhǎng)使用壽命。使用直讀光譜儀可直接檢測(cè)材料中的微量元素含量,保證其可靠性。

       航空材料又可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類(lèi)。結(jié)構(gòu)材料以力學(xué)性能為主,功能材料以物理、化學(xué)性能為主。

       航空材料既是研制生產(chǎn)航空產(chǎn)品的物質(zhì)保障,又是推動(dòng)航空產(chǎn)品史新?lián)Q代的技術(shù)基礎(chǔ)。主要的航空結(jié)構(gòu)材料包括結(jié)構(gòu)鋼與不銹鋼、高溫合金、輕金屬材料(含鋁及鋁合金、鈦及鈦合金)、聚合物基復(fù)合材料等。

       飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)村料是結(jié)構(gòu)鋼、輕金屬材料和復(fù)合材料:為了提高飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率.降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量系數(shù),高比強(qiáng)度和高比模來(lái)那個(gè)的輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模材料,正在獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。隨著飛機(jī)性能的提高,樹(shù)脂基復(fù)合材料和鈦合金用量增加,傳統(tǒng)鋁合金和鋼材用量減少。戰(zhàn)斗機(jī)以F-22為例,樹(shù)脂基復(fù)合材料的用量已達(dá)到整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的24%,鈦合金用量達(dá)到整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的41%;與此同時(shí),鋁合金用量下降為只占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的15%,鋼的用量下降為只占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的5%。民機(jī)以B-777為例,樹(shù)脂基復(fù)合材料的用量已占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的11%,鈦合金用量已占到整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的7%;與此同時(shí),鋁合金用量下降為占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的70%,但仍是飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)材料;鋼的用量下降為只占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的11%。

       航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料是不銹鋼、高溫合金和鈦合金。在一臺(tái)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)上,高溫合金和鈦合金的用量分別要占到發(fā)動(dòng)機(jī)總結(jié)構(gòu)重量的55%~65%和25%~40%,并對(duì)許多新型高溫材料提出了更高的要求,如新型高溫合金和高溫鈦合金、高溫樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬間化合物及其復(fù)合材料、熱障涂層材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基和碳/碳復(fù)合材料等。

       直讀光譜儀,幫助檢測(cè)航空航天材料。

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