复合材料护航 保障火星车实现“健步走”方面发挥了重要作用

2021-06-17 14:54:36

继5月15日天问一号任务着陆巡视器成功软着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区后,国家航天局对外宣布,祝融号火星车已于5月22日安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测。作为火星车“身强力壮”的保障和稳定可靠的基础,中国科学院金属研究所研发的多种不同碳化硅含量与基体铝合金种类的铝基碳化硅复合材料,在保障火星车实现“健步走”方面发挥了重要作用。

据悉,作为我国使用铝基复合材料占比最大的航天器,中国科学院金属研究所提供的铝基复合材料,加工出几百件不同类型的部件用于天问一号火星车。

由于长距离飞行与顺利入轨并着陆的要求,火星车的材料首先要求是“轻”,其重量控制甚至以克为单位;其次要求“强”,要满足承载和耐磨的需求;同时还要“韧”,要能保证火星车在火星表面“服役”时,面对冲击、碰撞等复杂工况而不被破坏。但传统的金属材料很难兼顾到火星车的这些需求。

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强、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,使得所研发的高强韧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。

“与传统铝基碳化硅复合材料相比,新型复合材料塑性提升了一倍以上,而且具有高强度、高度各向同性、优异的耐磨性和尺寸稳定性。”中国科学院金属研究所研究员马宗义介绍,为了满足火星车不同部件要求,研发人员突破了各种技术瓶颈,做出了不同规格的复合材料样件。

针对火星车不同部件的要求,中国科学院金属研究所开发出多种不同碳化硅含量与基体铝合金种类的铝基碳化硅复合材料,这些材料被用在火星车承载结构、机械运动机构、探测器结构等几十种零部件中。

经过严苛的地面考核试验,各项数据表明,中国科学院金属所研制的新型铝基碳化硅完全能够满足火星复杂地貌导致的冲击、磨损等工况,相关技术方案获得火星车设计总体单位的高度认可。

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