宇宙空间用金属材料

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宇 宙空 间用 金 属 材 料　

航 天 器 设 计 对 金 属 材 料 的 需 求 目前 是 对 冶 金 工作 者 和 工 程 人 员的 一 个 挑 战 。 结 构 重 量 的　 最 佳 化 和 比 较 小 的 设 计 余 量 意 味 着 对 材料 必 须 有 非 常 透 彻 的 了解 。 　 对 于 新 的 先 进 材 料 来 讲 设 计 余 量 小 十 分 重 要 ， 因 为 这 表 明 设 计 结 构 时 不 再 需 要 有 保 留　 强 度 。 而 早 期 的 航 天器 在 设 计 时 需 要 有 很 大 的 安 垒 系 数 ， 以 弥 补 设 计 负 荷 或应 力 强 度 方 面　

知识 的不足 。 由于 发射费 用高 ，每公斤要 花 费５ ０ ０ ０ —１ ２ ０ ０ ０ 英镑 ，因此 仍需 要 设 计 轻 质 结　

构。 　

人 们 往 往 认 为 选 用 的 是 大 家 熟 知 并 已 在 飞 机 应 用 中验 证 了 的所 谓 “ 普 通 材 料　 ， 但 切 不　 可 忽 略 ， 这 些 材 料 目前 是 用 改 进 了 的 工 艺 制 备 的 ， 如 近 净 形 加 工 工 艺 、 特 殊 的 热 处 理 以 及 不　 寻 常 的 表 面 涂 层 工 艺 。 连 接 技 术 也 有 很 大 的 进 展 ，例 如 用 于 欧 洲 航 天 局 （ ＥＳ Ａ） 航 空 试 验 　 室 研 究 项 目 的 主要 结 构 合 金 Ａ１ 　 ２ ２ １ 　 ９ － Ｔ８ ５ １ ，在 ８ ０ 年 代 初通 常 是 用 钨 惰 性 气 体 焊 接 或 电 子 束 焊　 接 ， 估 计 夸 后 将 采 用 最近 作 了 评 价 的 可 调 极 等 离 子 弧 焊 接 （ ＶＰ Ｐ Ａ） ， 采 用 这 种 方 法 可 提 高　 焊 接 质 量 。 激 光 焊 接 机 的 采 用 也 将 有 所 增 加 ， 这 种 焊 接 机 可 将 电子 元 件 安 装 到 印 刷 电 路 板　 上 ， 与 此 同 时 自动 检 验 焊 接 质 量 。 　 各 航 天 研究 项 目对 金 属 有 不 同 的 需 求 。 下 面 着 重 介 绍 比较 新 的 一 些 金 属 材 料 和相 关 的 加　

工工 艺。 　

铝一 锂 合 金　

目前人 们 对 铝一 锂台 金十分感 兴趣 。往 铝中每添加 １ 　 的锂 ，可使密 度降低 ３ 　 ， 韧 性 提　 高１ Ｏ ％。 欧洲航 天局计 划用铝一 锂 台 垒取 代 Ａ１ 　 ２ ２ １ ９ 台 金 ， Ａ１ 　 ２ ２ １ ９ 台 金 目前 正 用 于 设 计 各 种 结　 构 ，包括 Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｌ ａ ｂ ， Ｃｏ ｌ ａ ｒ ｎ ｂ ｕ ｓ ￣ ｌ ｌ Ａｒ ｉ ａ ｎ ｅ Ｖ重 型运 载 火 箭 结 构 。 最 近 的研 究 表 明 ， 铝 一 锂 合 金　

具有 固有的超 塑性 。降 低 密度 且提 高 韧性 （ 与ＡＩ 　 ２ ２ １ ９ 合金相 比，降低 密度５ ～２ Ｏ 　 ，提高 韧　

性８ ～ｌ ５ 　 ）是 铝一 锂 台金 能 用 于航 天 工 业 中 的 必 备 条 件 。 铝 一 锂 台 金 的 主要 缺 点 是 容 易 产 生　 应 力 腐 蚀裂 纹 ， 但 有 可 能 通 过 改 变 制 备 方

珐 改 进这 一 性 能 。 　

铍　

与 大 多 数 其 它 材料 相 比 ， 镀 具 有 较 好 的 强 度 和 韧 性 、 特 别 好 的 韧 性 ／ 重 量 比 、 高 比 热　 极好 的 导 热 性 能 且 耐 疲 劳 裂 纹 。镀 在 航 天 器 中的 大 部 分应 用 是 在 美 国 发 现 的 ， 而 不 是 在 欧　 洲 ， 因 为欧 洲 认 为 铍 脆 、 难 于 制 备 且毒 性 大 。 用 特 殊 的 制 备 方 法 可 以生 产 ３ Ｏ “ｍ厚 的 大 型 铍　 箔 材 ， 用 于 欧 洲 航 天 局 的 Ｘ一 射 线和 Ｙ 一 射 线 探 测 器 。 航 天 器 远 地 点 瞄 准 装 置 、太 阳阵 列 驱 动　 装 置 和 热 屏 蔽也 是 用镀 热 压 坯 机 加 工 制 备 的 。 用 最 近 在 布 拉 什 维 尔 曼 公 司 的 实 验 性 氩 气 雾 化　 装 置 中 研 制 的 球 形 镀 粉 压 制 的坯 锭 获 得 了几 乎都 是 各 向 同性 的 性 能 。 铍 比 较 脆 是 由于 其 密 排　 六 方 原 子结 构 和 挛 晶 表 面 层 ，机 加 工 后 出 现 的 显 微 裂 纹 可 以 蚀 刻 掉 。 　

铟一 铅 合 金　

铟一 铅 台 金越 来 越 多 地 用 于 往 镀 金 印 刷 电路 板 上 钎 焊 电 子 元 件 的 钎 焊 料 。这 些 电路 通 常　 用 在 要 求 低 信 号 损 失 和 低 先 真 的 微 波 技 术 中 。 据 记 载 ， 一 个２ ． ５ 　ｍ厚 的 镀 金 层 经 同相 扩 散 形　 成 一 层１ ４ 　Ｉ ｌ ｌ 厚 的Ａｕ ｌ ｎ ： 金 属 间 层 ， 研 究 发 现 该 金 属 问层 比较 软 ， 当对 此 施 以更 犬 的 热 循 环　 时能 产生无 裂纹 变形。 　

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金 璃 基 复 合 材 擘｝（ ＭＭＣ； ） 　

目前 已 经 生 产 了具 有 下 述 性 能 的 金 霭 麓 复 合村 奉 ÷ ， 即 ： 高 温 性 能 、 垃 进 了约 拉 伸 强 度 和　 抗 压 强 度 、较 好 的 导 热 和 导 电性 能　 髓 不 寻 常 的只 寸 稳 定 性 。目前 正 对 鲥 尔 坎 公 司 用 Ｏｓ ｐ ｒ ａ ｙ 　

方 法 生 产 的 岔１ 　 ２ 　Ｓ ｉ Ｃ颗 粗 的 Ａ卜¨ 台盘 用 ： ｊ 　 航 天 工 业 中进 行评 价 。 研 究　 Ｅ作 表 明 ， 用 碳 黑　 弥散强 化等 　 ｊ 　的 Ａ１ 　Ｃ。 弥 散 体 特 别 适 于 制 备 某 些 航 天 用 结 构　： 。 维 也 纳 工 艺 大 学 研 究 的 几　 种 台仓 在宴溢 一 卜 ． 的强 度 特 别 大 （ ４ Ｏ ０ Ｍ Ｎｍ 　 ）， 并 且 在５ ０ ０ ￣ ０下 仍 保 持 １ ８ ０ ＭＮｒ ａ 　 的 有 效 强　

度 。 翻前英 嘲棱燃料 公 司Ｆ ｕ ｌ ｍｅ ｒ 实验宴 正对含 １ Ｏ ～３ Ｏ 　 陶 瓷 颗 粒 的 铜 基 复 合 材 料 极 高 的 热　 传 导 率 进 行 研 究 。人 们 正 考虑 将 各 种 纤 维 强 化 复 台 材 料 用于 航 空 航 天 中 。 用 Ｂ／ ＡＩ 制 备 的 航　 天 飞 机 机 身 加 强 肋 是 连 续 纤 缝

强 化 金 璃 基 复 合 材 料 的 首 次 成 功 应 用　

Ｎ ｉ ｔ ｉ ｎ ｏ ！ 形ｊ 捷记 忆 金 属　

已发现 这种材 料 （ ５ ５ 　

ｉ － ４ ５ 　 Ｔｉ ）适 用于不 锈锕 与钛 管的连接　 目前 还准 备将Ｎｉ ｔ ｉ ｎ ｏ ｌ 　

用作 可 自动 装配的 “ 太阳反 射器 ”枢轴材料 ，并 用于 电接 点 中。用于 高超 音运 输机 的 太阳 阵　 列驱 动机 构 （ Ｓ ＤＤＭ） 上 就装 有 用 Ｉ ｑｉ ｔ ｉ ｎ ｏ ｌ ￣ ！ ｌ 备 的 释 放 起 动 器 ， 当经 电 阻加 热 到ｌ １ ５ ℃ 的 转 变　

温 度 时起 动 器 开 始 工 作 。 Ｎｉ ｔ ｉ ｎ ｏ ｌ 形 状 记忆 金 属 还 是 火 工 品 的 可 靠 代 用 品 。 　

铂擦 金属 （ ＰＧＭｓ ） 　

铂 族 金 属 在 航 天 器 中获 得 了一 些 高 温 应 用 。 用于 航 天器 中 的 这 些 铂 族 金 属 结 构 件 必 须 能　 在 腐 蚀 ． 氧 化 或 高 真 空环 境 中保 持 完 整 。 目前 用 于 航 天 工 业 中的 推 进 器 发 动 机 和 行 渡 管 设 备　 就是 用铂一 铑 台金制 备的。铱 也被 用予温 度超过 １ ５ ０ ０ ￣的 高 温 条 件 下 ，并 用 于 联 氨 革 组 分 喷 　 气机 燃 料 的 催 化 分 解 。此 外 还 研 制 丁 电 热 推 进装 置 发 动 机 ， 发 动 机 装 有 可 在 近 ２ ０ Ｏ ０ ℃的 温 度　 下 工 作 的镣 加 热 器 管 子 。 　

难 熔 金 属　

尽管伴 随挥 发性氧 化物和｝ 脆性 产生 的一些 问题 墒来彻 底解决 ，但 由于络 融温 度高 ，难熔　

仓 属 仍 被 选 用 于 宇 航 工 业 中 。 已 研 制 出的 Ｃ — ｉ ０ ３ 台金 （ Ｎｂ 一 】 ０ 　 Ｈｆ － ］ 　 Ｔｉ ）既 客 晶制 备 ， － 强　 度 又 大 ， 但 由于 易氧 化 而 变 脆 ， 因 此 只限 用 于 无 氧 环 境 中。 　

Ｍｅ ｔ ． Ｍａ ｔ ｅ ｒ 　 １ ９ ９ １ ，７ （ ７ ），４ ２ ５～ ４ ２７ 　

壬 立群

摘 译　

Ｂ ｔ ｉ ｃ ｋ ｙ ｂ ａ ｌ ｌ 材 料 研 究 广 泛展 开　

对 球 形 Ｃ。 。 分子材 料Ｂ ｕ ｃ ｋ ｙ ｂ ａ ｌ ｌ（ ｆ ｕ ｌ ｌ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅ ｓ ） 的 研 究 正 在 广 泛 展 开 。 该 材 料 的 市 场 也　

ｍ珊兴旺景 象 。第 一家获专 利进行工 业生 产 的美 国材料 和 电化学研 究 （ ＭＥ Ｒ） 公司 （ 囤 森 ）， 　 蹬近 每天都 能收 到半打 订单 。工业 界正 充 分运 用智慧 来试 图找到 它的 用途 。 　

最 令 人 鼓 舞 的研 究 是对 于 Ｂｕ ｃ ｋ ｙ ｂ ａ ｌ ｌ 的 超 导 性 能 钓 探 澳『 。 加利 福 尼 亚 大 学 的 研 究 小 组 报　 道 了 掺 Ｒｂ 的 Ｂｕ ｃ ｋ ｙ ｂ ａ ｌ ！ 在３ ０ Ｋ下 呈 现 超 导 迹 象 。ＡＴ＆Ｔ贝 尔 实验 室 的人 员 孵 Ｉ ｊ 报 道 了 掺 Ｋ 的　

ｃ。 。 在ｌ ８ Ｋ下 的 超 导 性 。

研 究 掀 起 了 一股 热 潮 ， 但 工 韭 应 用 仍 在 摸 索 之 中 。 　

最可 能 的 应 用 是 润滑 剂 。 由 于 它　ｊ 曲 形 状 ， 有 可 能 起 小 滚 珠 轴 承 的 作 用　 Ｂ ｕ ｃ ｋ ｙ ｂ ａ ｌ ｌ 能　 在 一定温 度和口 三 力条件下 吸收 和释放氢 （ 均 为 电 他 学 作 用 ） ， 因 此 还 有 可 能 用 作 燃 料 电池 和　 储 氢 材 料 。 它 甚 至 还 能 有 助干 治 疗 癌 症 　、 医 学 研 究 人 员正 研 究 将 ｃ 　 。 分 子 集 聚 至 肿 瘟 内 都　

用光激 劢时， Ｂ ｕ ｃ ｋ ｙ ｂ ａ ｌ ｌ 产生 单一态 的氧， 可以杀死 癌 细胞 。在微 型 电路、催他 剂和高 强 度　

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