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航天材料表面处理发展方向

时间:2017-12-21 22:02:44  来源:  作者:徐晓东

    航天装备一般要经历地面、发射、飞行、在轨运行等环境过程,所处的空间环境变化剧烈,非常复杂,除受到地面风吹、日晒、雨露、地下潮气和海洋盐雾等影响外,还将承受包括高能电子流、高活性原子氧、太阳紫外照射、温度交变循环、陨石和空间碎片冲击等威胁。所有这些不利因素都对航天装备材料提出了苛刻的要求。铝、镁等有色金属及其合金具有比重小、比强度高、易成型等优点,大量应用于航空航天领域各类航天器的壳体、蒙皮、精细结构件中,因而成为了主要的航天装备材料。钢材具有较高的强度和优良的机械加工性,其在航天器平台、骨架结构、工装等航天装备中得到了广泛应用。但是,相对于航天装备的服役环境,这些材料则往往显得耐蚀性较低、耐磨性较差,这就极大地限制了其使用寿命和应用范围。因此,如何对这些金属材料进行相应的表面处理,以增强其对环境的适应性和安全性、减少材料腐蚀现象、延长使用寿命,成为拓展此类材料在航天装备中应用的一个重要研究方向 。

    对航天装备材料表面处理的常见工艺方法有:阳极氧化、微弧氧化、电镀、热喷涂、气相沉积、高能束处理、溶胶 - 凝胶法等。这些处理技术的根本任务都是通过表面处理技术形成新的表面,从而赋予航天器表面材料以新的功能特性。

    热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法,赋予基体表面一些特殊的性能。热喷涂技术应用十分广泛,可制备耐腐蚀、电绝缘、耐磨减摩、抗高温氧化、电磁屏蔽吸收等功能涂层。喷涂层材料可以是金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及复合材料等,广泛应用于航天装备中各类零部件。

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航天装备材料表面处理工艺技术正朝向高效化、低能耗、高性能化方面发展,可归纳为以下方面:

    1)针对航天领域的表面处理新手段的研究。不断拓展的深空探测任务使得对航天器、宇航器表面材料要求越来越高,因而也对更高效、高质的表面处理手段提出迫切需求。

    2)表面涂层新材料的研究。通过研究开发性能良好的新涂层材料或对现有涂层材料进行改性,得到更致密、耐磨耐蚀、抗辐照性能更佳的涂层结构。

    3)对现有表面处理技术的持续改进,不断寻求更有效的改进方法,进一步提高表面处理功效。

 


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