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“天和”核心艙升空,論直讀光譜儀在航空航天事業中的應用

發布時間:2021-05-07 09:08:39         點擊:2292

       上個月底,4月29日,我國的“天和”核心艙正式升空,“天和”核心艙將是我國未來空間站建設的重要組成部分,空間站設計壽命10年,可根據需要,通過維護維修進一步延長壽命。航空航天事業中,對于其組成材料上的需求是十分嚴格的。直讀光譜儀在航空航天事業中有著必要的應用。

       航空材料是研制生產航空產品的物質保障,也是使航空產品達到人們期望的性能、使用壽命與可靠性的技術基礎。航空先進材料技術還被列為美國國防四大科技(分別為信息技術、材料技術、傳感器技術和經濟可承受性技術)優選項目之一,是其他三項技術的物質基礎及重要組成部分。

       航空材料是制造飛機(包括飛行器)、航空發動機及其附件、儀表及隨機設備等所用材料的總稱,通常包括金屬材料(結構鋼、不銹鋼、高溫合金、有色金屬及合金等)、有機高分子材料(橡膠、塑料、透明材料、涂料等)和復合材料。

       直讀光譜儀可有效檢測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。純金屬很少直接應用,因此金屬材料絕大多數是以合金的形式出現。

       近幾十年來,新型航空材料及先進工藝發展很快,如高強度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、復合材料、隱身材料及定向凝固葉片技術、定向共晶葉片技術、粉末高溫合金屬輪盤制造技術等,為第四代、第五代飛機的發展提供了物質保障。航空發展史證明,航空材料的每次重大突破,都會促進航空技術產生飛躍式的發展;航空材料不僅是航空事業發展的物質基礎,也是航空事業發展的技術支撐。

       近年來,微量元素的作用越來越引起人們的重視,對雜質元素的控制越來越嚴,材料研究正在向高純度、高均勻性和高精度方向發展。眾所周知,夾雜物對疲勞性能和應力腐蝕性能影響很大,特別是對缺口敏感的高強度材料更為明顯。因此國外對超高強度鋼的S、P含量及夾雜物的要求越來越嚴。例如美國有關技術標準中規定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,要求小于0.006%,從而保證超高強度鋼的優越性能,延長使用壽命。使用直讀光譜儀可直接檢測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構材料和功能材料兩大類。結構材料以力學性能為主,功能材料以物理、化學性能為主。

       航空材料既是研制生產航空產品的物質保障,又是推動航空產品史新換代的技術基礎。主要的航空結構材料包括結構鋼與不銹鋼、高溫合金、輕金屬材料(含鋁及鋁合金、鈦及鈦合金)、聚合物基復合材料等。

       飛機機體的主要結構村料是結構鋼、輕金屬材料和復合材料:為了提高飛機的結構效率.降低飛機結構重量系數,高比強度和高比模來那個的輕質、高強、高模材料,正在獲得越來越多的應用。隨著飛機性能的提高,樹脂基復合材料和鈦合金用量增加,傳統鋁合金和鋼材用量減少。戰斗機以F-22為例,樹脂基復合材料的用量已達到整機結構重量的24%,鈦合金用量達到整機結構重量的41%;與此同時,鋁合金用量下降為只占整機結構重量的15%,鋼的用量下降為只占整機結構重量的5%。民機以B-777為例,樹脂基復合材料的用量已占整機結構重量的11%,鈦合金用量已占到整機結構重量的7%;與此同時,鋁合金用量下降為占整機結構重量的70%,但仍是飛機機體結構的主要結構材料;鋼的用量下降為只占整機結構重量的11%。

       航空發動機的主要結構材料是不銹鋼、高溫合金和鈦合金。在一臺先進發動機上,高溫合金和鈦合金的用量分別要占到發動機總結構重量的55%~65%和25%~40%,并對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、高溫樹脂基復合材料、金屬間化合物及其復合材料、熱障涂層材料、金屬基復合材料、陶瓷基和碳/碳復合材料等。

       直讀光譜儀,幫助檢測航空航天材料。

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