随着近年来我国航天事业不断取得突破性进展,多次载人航天工程完美发射的成功离不开众多新材料的支撑。其中,被用于天和太阳能帆板的就是碳化硅增强铝基复合材料,关于这种新材料你了解多少呢?铝碳化硅AlSiC是一种颗粒增强金属基复合材料,结合了铝合金基体的比强度高、塑性加工性好、密度低等特性,和SiC颗粒硬度高、热膨胀系数低等优点,是综合性能优良的金属基复合材料。采用Al合金作基体,按设计要求,以一定形式、比例和分布状态,用SiC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。因其具有轻量化和高性能的特点,在航空航天,汽车等多个领域都有多方面的应用前景。高体分铝碳化硅广泛应用于微电子的散热基板中。河南新型铝碳化硅设计标准
随着现代化航空航天领域的火热,碳化硅颗粒增强铝基复合材料近年来重新得到关注。铝基碳化硅可制作出光电模块封装要求光学对准非常关键的复杂几何图形,精确控制图形尺寸,关键的光学对准部分无需额外的加工,保证光电器件的对接,降低成本。此外,铝基碳化硅还有优良的散热性能,能保持温度均匀性,并优化冷却器性能,改善光电器件的热管理。与低体分的结构级碳化硅颗粒增强铝基复合材料相比,光学仪表级的中等体分碳化硅颗粒增强铝基复合材料的功能化特性比较突出,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。北京质量铝碳化硅销售公司铝碳化硅已经应用于PW4000发动机风扇出口导叶。
中体分铝碳化硅(SiC体积比35%-55%):1、性能优势及应用方向:(1)、高微屈服强度:(35%~55%)光学仪表级铝碳化硅的微屈强度服度可达(110~120)MPa水平,是国产真空热压铍材的5倍,且无毒,可确保惯性导航系统中陀螺仪有效屏蔽小幅震动,保证稳定性。(2)、高比强度、高比刚度:(35%~55%)光学仪表级铝碳化硅的高比强度特性可以降低结构件质量,实现武器装备的轻量化,高比刚度可保证零件的面型(如反射镜镜面)精度。(3)、低膨胀系数:(35%~55%)光学仪表级铝碳化硅具有低热膨胀系数(9~11)×10-6/K,可以保证结构件在较大温差变化的情况下仍保持稳定的尺寸。(4)、高导热性:(35%~55%)光学仪表级铝碳化硅具有高导热性率({120-180}W/m·K),可快速散热,可避免零件过热对机能的降低。(5)、主要应用方向及**零件:可应用于航空航天及**行业中的光学反射镜、惯性导航系统零件,可替代铍材、微晶玻璃、石英玻璃等。
更为引人注目的是,在20世纪90年代末,铝碳化硅在大型客机上获得正式应用。普惠公司从PW4084发动机开始,将DWA公司生产的挤压态颗粒增强变形铝合金基复合材料(6092/SiC/17.5p-T6)作为风扇出口导流叶片,用于所有采用PW4000系发动机的波音777上。普惠公司的研发工作表明:作为风扇出口导流叶片或压气机静子叶片,铝基复合材料耐冲击(冰雹、鸟撞等外物损伤)能力比树脂基(石墨纤维/环氧)复合材料好,且任何损伤易于发现。此外,还具有七倍于树脂基复合材料的抗冲蚀(沙子、雨水)能力,并使成本下降三分之一以上。高体分铝碳化硅目前已应用于光学反射镜、空间扫描机构主框架及光学平台、卫星箱体及盖板、散热基板领域。
铝基碳化硅(AlSiC)的全称是铝基碳化硅颗粒增强复合材料,采用铝合金作基体,按设计要求,以一定形式、比例和分布状态,用SiC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。它充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势,具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻,以及高硬度和高抗弯强度。其特性主要取决于碳化硅的体积分数(含量)及分布和粒度大小,以及铝合金成份。早在2015年,中国科学院金属研究所接到火星车材料的研制任务。随后,他们设计出一系列新型高塑、高稳定性的铝基碳化硅复合材料,并成功突破大尺寸坯料制备与成形加工技术难题,使得所研发的新型铝基碳化硅复合材料具备了应用可行性,从而为火星探测器顺利研制提供了有力保障。在2016年,祝融号其时虽未被正式命名,但国家探月与航天工程中心发布了外观设计构型图就已经揭开它的神秘面纱。高体分铝碳化硅生产工艺流程多采用真空压力浸渗法。湖南有什么铝碳化硅设计
高体分铝碳化硅用于**惯性导航台体中。河南新型铝碳化硅设计标准
真空压力浸渗法
工艺流程;多孔SiC陶瓷制备—模具装配—盛铝坩埚装炉—抽真空、升温、浸渗—工装拆解—铝碳化硅热处理—机加(—表面处理)
工艺设备:真空压力浸渗炉
工艺优势:1、可实现近净成型加工,尤其是复杂的零件;2、组织致密度高,材料性能好;3、相对于粉末冶金,其工艺过程易于控制。
工艺不足:1、对成型设备要求高;2、受限于设备尺寸,制造大尺寸零件困难;3、组织易粗大。
适应性:高体分铝碳化硅、中体分铝碳化硅的应用。 河南新型铝碳化硅设计标准
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