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一种先进的氮化硼纳米管增强铝基复合材料能够为卫星支架减重50%

信息来源:本站 | 发布日期: 2023-01-12 13:38:20 | 浏览量:11947

摘要:

支架在航天飞行器和卫星中拥有大量的使用场景,支架在卫星中是一种承重组件,用来承载卫星主体框架,支撑组件和电子器件。支架的强度是至关重要的,支架用来承载电子产品、相机、电池、天线和各种卫星部件,它是飞机和卫星的多个组件中重要的负载支撑部件。除了机械性能外…

支架在航天飞行器和卫星中拥有大量的使用场景,支架在卫星中是一种承重组件,用来承载卫星主体框架,支撑组件和电子器件。支架的强度是至关重要的,支架用来承载电子产品、相机、电池、天线和各种卫星部件,它是飞机和卫星的多个组件中重要的负载支撑部件。除了机械性能外,支架的重量也是一个主要关注点,因为它会增加飞行器和卫星的总重量,所以支架的减重是至关重要的。
高比强度是必不可少的,因为根据运载系统和到达的轨道,每送入太空一公斤都会增加飞行的总成本。各方面的重量最小化为空间飞行器支架结构的设计增加了很大的价值。零件的减重可以通过材料选择、材料设计和材料加工三种方式来解决。制造卫星和飞机支架的首选材料是铝基、钛基、不锈钢、镍钛基和复合材料等先进的功能材料。

先进铝合金具有良好的延展性和耐腐蚀性,较高的基本强度和刚度,易于制造性和耐用性,这使得它在许多航空航天结构应用中,都是轻质材料的理想选择。近年来,铝基复合材料的崛起让人们认识到其相比于铝合金具有更高的强度、弹性模量和更好的耐磨性等优点,从而被列为航空航天、汽车等领域的新兴高性能材料。

在铝基复合材料中,增强相一般为熔点高,弹性模量大,比刚度大的陶瓷,如SiC,Al2O3、TiB2、BN等。铝基复合材料技术容易掌握,易于加工。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨,阻尼性好,热膨胀系数低。

大连义邦引入的氮化硼纳米管增强铝基母合金,是一种以独特结构的氮化硼纳米管作为增强体研制的用于增强铝合金强度的母合金,该专利型氮化硼纳米管的外表面有不规则六方氮化硼结晶体成核于纳米管的外表面上,这种结构有助于限制范德华力,使其在铝熔体中不易团聚,同时还能加强增强体与铝合金之间的交联,从而更有效提升铝合金强度。氮化硼纳米管具有低密度,高强度、高模量、高熔点、低膨胀系数和空气中高温稳定性等性能,是铝基复合材料增强体的理想选择。

经实验测试,氮化硼纳米管在铝基复合材料中的重量比仅为0.4%,便可提升7000系列的变形铝合金屈服强度66%,提升A201铸造铝合金屈服强度92%,对铝合金复合材料的屈服强度提升效果非常显著。其显著的提升效果,使铝基复合材料在保持强度的同时,达到减重50%以上。在重量不变的情况下,铝合金强度提升70%左右。

因氮化硼纳米管铝基母合金添加量低、强度提升显著、操作方法简单,在国外著名的军工铝合金企业中已经验证成功,将作为新一代航空航天铝合金增强体材料广泛应用。

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