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铝碳化硅在航天领域中的应用

2023-12-01

  铝基碳化硅是一种颗粒增强金属基复合材料,采用铝合金作基体,用碳化硅颗粒作增强体,构成有明显界面的多组相复合材料,兼具单一金属不具备的综合优越性能。铝基碳化硅具有高韧性、高塑性,还兼具碳化硅颗粒的高硬度、高模量等优点,并且热导率高,还有可调的热膨胀系数,是新一代电子封装材料,在电子领域发挥着极大的作用。但是铝基碳化硅因特性导致其加工难度高,间接限制了它的应用范围。
  近几年,铝基碳化硅作为结构件在航天领域应用中渐露锋芒,其发展前景一片辉煌。
  铝基碳化硅在战斗机中的应用
  在美国国防部“TitleE”项目支持下,DWA复合材料公司与洛克希德·马丁公司及空军合作,将粉末冶金法制备的铝基碳化硅用于F16战斗机的腹鳍,代替了原有的2214铝合金蒙皮,刚度提高50%,使寿命由原来的数百小时提高到设计的全寿命8000h,寿命提高幅度达17倍。
  铝基碳化硅在直升机上的应用
  在直升机上的应用方面,英国航天金属基复合材料公司采用高能球磨粉末冶金法研制出了高刚度、耐疲劳的铝基碳化硅,用该种材料制造的直升机旋翼系统连接用模锻件(浆毂夹板及袖套),已成功地用于Eurocopter公司生产的N4及EC120新型直升机。其应用效果为:与铝合金相比,构件的刚度提高约30%,寿命提高约5%;与钛合金相比,构件重量下降约25%。
  铝基碳化硅在航天光学仪表材料中的应用
  与低体分的结构级铝基碳化硅相比,光学仪表级的中等体分(35%~45%)铝基碳化硅的功能化特性比较突出,即不仅具有比铝合金和钛合金高出一倍的比刚度,还有着与铍材及钢材接近的低热胀系数和优于铍材的尺寸稳定性。因此,该种复合材料可替代铍材用作惯性并被誉为“第三代航空航天惯性器件材料”。

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