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航天材料表麵處理發展方向

時間:2017-12-21 22:02:44  來源:  作者:徐曉東

    航天裝備一般要經曆地麵、發射、飛行、在軌運行等環境過程,所處的空間環境變化劇烈,非常複雜,除受到地麵風吹、日曬、雨露、地下潮氣和海洋鹽霧等影響外,還將承受包括高能電子流、高活性原子氧、太陽紫外照射、溫度交變循環、隕石和空間碎片衝擊等威脅。所有這些不利因素都對航天裝備材料提出了苛刻的要求。鋁、鎂等有色金屬及其合金具有比重小、比強度高、易成型等優點,大量應用於航空航天領域各類航天器的殼體、蒙皮、精細結構件中,因而成為了主要的航天裝備材料。鋼材具有較高的強度和優良的機械加工性,其在航天器平台、骨架結構、工裝等航天裝備中得到了廣泛應用。但是,相對於航天裝備的服役環境,這些材料則往往顯得耐蝕性較低、耐磨性較差,這就極大地限製了其使用壽命和應用範圍。因此,如何對這些金屬材料進行相應的表麵處理,以增強其對環境的適應性和安全性、減少材料腐蝕現象、延長使用壽命,成為拓展此類材料在航天裝備中應用的一個重要研究方向 。

    對航天裝備材料表麵處理的常見工藝方法有:陽極氧化、微弧氧化、電鍍、熱噴塗、氣相沉積、高能束處理、溶膠 - 凝膠法等。這些處理技術的根本任務都是通過表麵處理技術形成新的表麵,從而賦予航天器表麵材料以新的功能特性。

    熱噴塗技術是利用熱源將噴塗材料加熱至熔化或半熔化狀態,並以一定的速度噴射沉積到經過預處理的基體表麵形成塗層的方法,賦予基體表麵一些特殊的性能。熱噴塗技術應用十分廣泛,可製備耐腐蝕、電絕緣、耐磨減摩、抗高溫氧化、電磁屏蔽吸收等功能塗層。噴塗層材料可以是金屬、金屬合金、陶瓷、金屬陶瓷、塑料以及複合材料等,廣泛應用於航天裝備中各類零部件。

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航天裝備材料表麵處理工藝技術正朝向高效化、低能耗、高性能化方麵發展,可歸納為以下方麵:

    1)針對航天領域的表麵處理新手段的研究。不斷拓展的深空探測任務使得對航天器、宇航器表麵材料要求越來越高,因而也對更高效、高質的表麵處理手段提出迫切需求。

    2)表麵塗層新材料的研究。通過研究開發性能良好的新塗層材料或對現有塗層材料進行改性,得到更致密、耐磨耐蝕、抗輻照性能更佳的塗層結構。

    3)對現有表麵處理技術的持續改進,不斷尋求更有效的改進方法,進一步提高表麵處理功效。

 


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