航天器的制造,需要什么樣的材料才可以保證能夠沖破地球大氣層? 船用鋁板
在天文學(xué)家看來航天器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于鈦、鋁和鎂等超輕耐用合金的廣泛使用。
鋁—使用*廣泛的傳統(tǒng)材料(用于肼和一氧化二氮推進(jìn)劑罐),密度低,比強(qiáng)度良好,可焊接,還可通過擠壓、鑄造、機(jī)器加工等成型,價(jià)格低廉且隨處可得,沒有極端的絕 對(duì)強(qiáng)度,熔點(diǎn)較低(933K)鎂—硬度高,比強(qiáng)度良好,延展性比鋁差,因?yàn)榫哂谢瘜W(xué)活性所以需要表面涂層(這也導(dǎo)致了它的生產(chǎn)成本更高)。
鈦—熔點(diǎn)在1933F,重量輕,比強(qiáng)度高。硬度高于鋁(但還沒有達(dá)到鋼的硬度),耐腐蝕,耐高溫,比鋁、鐵更脆(韌性低),難于獲取,性能不如鋁(比不銹鋼的價(jià)格貴六倍)。用于壓力罐、燃料罐和高速交通工具的涂料。
鐵合金的不銹鋼--有著高強(qiáng)度、高剛度、耐腐蝕,能夠承受1200K的高溫。盡管它是高密度但是便宜,還是在航天器上被廣泛使用(螺釘、螺栓等幾乎都是鋼的)
奧氏體鋼—不具有磁性,沒有脆性轉(zhuǎn)變溫度,可焊接且易于加工,價(jià)格便宜且可以廣泛獲取,易發(fā)生氫脆(氫原子吸附到晶格中會(huì)使合金變脆)。被用于航天器的推進(jìn)和低溫系統(tǒng)。
鈹—*堅(jiān)硬的天然物質(zhì)(金屬鈹不是天然存在的,但是它的化合物是存在的),低密度,高比強(qiáng)度,耐高溫。它價(jià)格昂貴也有毒性(對(duì)人體組 織有腐蝕性且有致癌性)。鈹是低原子序數(shù),對(duì)X射線是可穿透性的,純的金屬鈹已用于制造火箭噴管。
鎳鈷合金—適用于高溫環(huán)境例如隔熱罩和火箭噴嘴。該合金還擁有比鋼還要高的密度(8200公斤每立方米)。鋁鋰合金—強(qiáng)度和鋁相似,但是輕了幾個(gè)百分點(diǎn)。鈦鋁合金—比較脆,但是重量輕,耐高溫。
在不遠(yuǎn)的將來,我們可以使用塑料和各種混合材料的合成物,例如金屬基復(fù)合材料,可以極大地降低飛行器的重量這樣可以極大地降低發(fā)射成本。事實(shí)上除了航天器外層艙壁,碳纖維技術(shù)已經(jīng)被用于替代用于做飛行器組件。出于航天器飛行時(shí)面對(duì)巨大的溫度和壓力,外層艙壁仍然是用金屬鈦、鋁或其他常規(guī)金屬和合金制成。B2隱形轟炸機(jī)的機(jī)翼是用碳纖維材料制成,但是相對(duì)于航天器發(fā)射時(shí)承受的壓力和從太空再次返回到大氣層時(shí)承受的熱量相比都小很多。
纖維增強(qiáng)材料例如碳、芳綸和玻璃復(fù)合材料在工程材料中都具有*高的強(qiáng)度和剛度-重量比。這樣適用于航天器、航空航天和高速機(jī)器等應(yīng)用場景,這些特性可以提供高效和高性能的系統(tǒng)。例如碳纖維復(fù)合材料五倍于同等重量的鋼的強(qiáng)度,這樣允許更輕的結(jié)構(gòu)以達(dá)到相同的性能水平。此外,碳和芳綸的復(fù)合材料具有接近于零的熱膨脹系數(shù),這樣使它們在超精密光學(xué)平臺(tái)和尺寸穩(wěn)定天線設(shè)計(jì)時(shí)必不可少。一些碳纖維在所有材料中具有*高的導(dǎo)熱率,這樣允許它們作為電子和航天器應(yīng)用中的散熱元件。
甚至碳納米管和纖維也正在考慮用于航天器和火箭技術(shù)中,所以在這個(gè)激動(dòng)人心的領(lǐng)域還有很多值得期待的東西。航天器每輕一磅就可以節(jié)省5000美元(約合人民幣4萬元)的發(fā)射成本。這意味著,如果你用一磅新類型的合金替換一磅鋁,你將可以重新獲得每磅近5000美元的發(fā)射資金,因?yàn)殇X僅占5000美元的百分之一!
5083船用鋁板作船板優(yōu)勢
5083鋁合金是高鎂合金,在不可熱處理合金中強(qiáng)度良好,耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5083合金中的主要合金元素為鎂,具有良好的抗蝕性與可焊接性能,以及中等強(qiáng)度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083合金廣泛用于海事用途如船舶,以及汽車、飛機(jī)焊接件、地鐵輕軌。