航天常用结构材料.pptVIP

空间结构材料分类1、空间结构用金属材料2、纤维增强树脂基复合材料3、颗粒增强金属基复合材料4、纤维增强陶瓷基复合材料5、结构功能材料12024/5/17

先进航天器对材料要求越来越高:轻量化、高强、高模量高尺寸稳定、高导热高耐磨、高阻尼抗空间辐照某些关键结构和机构： 钢、钛：重，导热差铝合金：刚性差，不耐磨聚合物复合材料：不耐辐射，老化先进树脂基、金属基、陶瓷基复合材料！航天需求（轻质高强高模量、高尺寸稳定、抗空间射线辐照）22024/5/17

空间结构材料结构材料是宇航制造的重要物质基础，随着航天领域的不断发展，对空间结构材料的要求也不断提高。具体要求为：优良的耐高低温性能轻质、高模量、高强度适应空间环境高寿命和安全可靠性材料ρ密度（g/cm3）E弹性模量（GPa）强度（MPa）热膨胀系数α（10-6/℃）热导系数（W/m·℃）镁锂合金LA1411.3543160(拉伸)∕80镁MB51.845255（拉伸）23134铝LY12CZ2.868～72390~44121.6159低组分硅铝(15%含量)2.7595～9850017~18140硼铝复合材料2.7795～110520（拉伸）14~16140殷钢84J32）0.5～2.010～15钛合金（ZTC4）4.43100～1178928.45～10铍1.8528724311.3216俄铍铝ABM-40-32.2165～180∕16121美铍铝AlBeMet1622.1200452（拉伸）14210碳纤维1.561401543~2369（0°拉伸）0.573532024/5/17

空间结构-常用金属材料空间常用金属结构材料：铝合金、镁合金、钢、钛合金、铍及铍合金。金属材料的特点：强度高、弹性模量高、稳定性好、加工工艺性能好、材料规格齐全。通常用于本体结构、支撑结构、压力容器、各种连接件和机构零件。常用金属材料特点铝合金铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。镁合金密度小，相对比强度、比刚度高，具有很好的减重作用。钢具有良好的综合力学性能，质量稳定，价格低廉。钛合金密度低，比强度高，耐腐蚀性好，并具有超导、贮氢、记忆等优点。铍及铍合金比重低，弹性模量高，各向异性小，具有良好的减振效果。用于结构件，光学件42024/5/17

3D打印(3DP):是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。空间结构-常用金属材料优势：可加工高熔点、高硬度材料（高温合金、钛合金等）,优于传统制造工艺材料利用率很高，可实现复杂结构零件近似成型。制造速度快，缩短周期。可直接生产大型复杂构件。制造异质材料（如功能梯度材料、复合材料等）的最佳工艺。能实现单一零件中材料成分的连续变化。装备零部件快速修复。52024/5/17

纤维增强树脂基复合材料62024/5/17

空间结构-常用复合材料复合材料特点：连续相的基体+增强体。不同材料取长补短，协同作用，产生原本单一材料本身所没有的新性能。高比模量/比强度值、耐腐蚀、材料可设计性。基体材料金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、石墨、橡胶、陶瓷等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、石棉纤维、碳化硅纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料应用：卫星结构本体、太阳电池阵结构、天线结构、杆及支架结构铝蜂窝夹层结构板(卫星结构)由上面板、下面板和多孔蜂窝夹芯组成。承受轴压、侧压、弯曲时能发挥较高的材料性能，可阻止结构失稳，起结构隔离和隔热作用。72024/5/17

纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。树脂基体以热固性树脂为主。纤维材料有玻璃纤维，芳纶纤维和碳纤维。主要成型工艺有接触成型、缠绕成型、真空成型及层压和模压成型等。碳纤维增强树脂基复合材料在空间结构广泛应用，具有如下优点：高比强度（抗拉强度与材料表观密度之）和比模量,，耐疲劳导热、导电性能良好热膨胀系数小。易于整体成型，根据性能要求，设计编织与热固化成型工艺密度小，重量轻，可比常规金属结构减重30%左右。碳纤维复合材料一般以叠合制成多层板使用，通常有两种复合形式每层的纤维方向相同排列，为单向纤维复合材料。各层纤维方向呈不同角度，通常称为多向纤维复合材料。碳纤维多向铺层方式空间结构-常用复合材料82024/5/17

颗粒增强金属基复合材料（典型：铝基SiC）92024/5/17

低膨胀尺寸稳定抗辐射中子吸收阻尼减振耐磨耐热高强高模增强体复合化赋予金属新性能及功能！金属固溶强化形变