科技日報記者 陸成寬 薛巖
記者4日從中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心獲悉，西北工業(yè)大學(xué)魏炳波院士團(tuán)隊在中國空間站開展的高性能難熔合金研究近期成功取得了多項空間材料凝固制備科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，獲取了難熔合金熔體的關(guān)鍵熱物理性質(zhì)，有力推動了難熔合金從地面研究向外太空研究的拓展，為我國空間材料科學(xué)理論研究、新型高性能的難熔合金材料制備等提供了重要基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》等國際學(xué)術(shù)期刊。
高性能難熔合金是戰(zhàn)略性、特種稀有金屬材料，熔點通常超過2000攝氏度，具有“超高溫、高活性”等特征，在高溫下具有良好的熱學(xué)、力學(xué)服役性能，因此常被用于制造高溫、高速、高壓等關(guān)鍵部件。但在地面環(huán)境下的難熔合金研究長期受重力、容器等條件制約，難熔合金液態(tài)性質(zhì)的精確測定與快速凝固合成制備存在困難，中國空間站無容器材料實驗柜提供的“無容器+長時微重力”環(huán)境，為高性能難熔合金研究另辟蹊徑。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員、應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉介紹：“無容器材料實驗柜是天和核心艙內(nèi)三大科學(xué)實驗柜之一，利用靜電場所提供的電場力，使材料樣品在真空環(huán)境中保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，避免了與容器壁接觸的影響，加熱溫度可達(dá)3000攝氏度，可進(jìn)行金屬、非金屬等無容器深過冷凝固和熱物理性研究?！?/span>
2021年4月以來，魏炳波院士團(tuán)隊制備的10余種數(shù)百個高性能難熔合金樣品，通過核心艙和天舟貨運飛船上行后，先后在中國空間站無容器材料實驗柜進(jìn)行了6批次在軌實驗，成功完成了難熔合金微重力條件下的靜電懸浮、加熱熔化、降溫、過冷、凝固、熱物理性質(zhì)測定等重要實驗，4批次難熔合金已搭乘神舟飛船返回地面。
“中國空間站提供了出色而穩(wěn)定的微重力環(huán)境，我們通過對最早一批返回的鈮合金、鋯合金、鈦合金開展研究，獲取了超高溫狀態(tài)下難熔合金的液態(tài)密度、熱膨脹系數(shù)、熱輻比等關(guān)鍵性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了一系列有重要科學(xué)價值的新成果，多個研究成果發(fā)表在材料領(lǐng)域重要期刊上?！眻F(tuán)隊骨干成員、西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授王海鵬說。
“這些成果主要包括，發(fā)現(xiàn)了微重力液滴凝固的渦旋型特殊組織結(jié)構(gòu)，闡明了微重力凝固收縮的動力學(xué)規(guī)律，揭示了微重力和無容器共同作用下共晶合金解耦生長的內(nèi)在機(jī)理，實現(xiàn)了太空環(huán)境凝固合金的微觀組織與宏觀形態(tài)的雙調(diào)控等?！蓖鹾ｙi說，未來團(tuán)隊正在計劃開展自然界中熔點溫度最高的金屬鎢及其合金的太空環(huán)境合成研究，這將成為空間難熔合金材料研究的新高地。
責(zé)任編輯： 冷媚本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-2-8011-0.html我國空間站難熔合金研究取得多項新發(fā)現(xiàn)
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