塑性提升強度增強 新型鋁基碳化硅復合材料為火星車保駕護航

仰望星空，人類對未知世界的探索從未停息。隨著“天問一號”火星探測器的成功發(fā)射，其攜帶的火星車抵達火星后將在火星上“漫步”，進行實地觀察取樣等科考工作。作為火星“身強力壯”的保障和穩(wěn)定可靠的基礎，中國科學院金屬研究所研發(fā)的多種不同碳化硅含量與基體鋁合金種類的鋁基碳化硅復合材料，在保障火星車成功抵達并能夠“健步走”扮演了重要角色。

據(jù)悉，作為我國使用鋁基復合材料占比最大的航天器，中科院金屬研究所提供的鋁基復合材料，加工出幾百件不同類型的部件用于“天問一號”火星車。

由于長距離飛行與順利入軌并著陸的要求，火星車的材料首先要求是‘輕’，其重量控制甚至以克為單位;其次要求它‘強’，以滿足承載和耐磨的需求;同時還要‘韌’，能滿足火星車在未知的火星表面‘服役’面臨的沖擊、碰撞等復雜工況而不破壞。但傳統(tǒng)的金屬材料很難兼顧到火星車的這些需求。

2015年，中科院金屬研究所接到火星車材料的研制任務。隨后，他們設計出一系列新型高強、高塑、高穩(wěn)定性的鋁基碳化硅復合材料，并成功突破大尺寸坯料制備與成形加工技術難題，使得所研發(fā)的高強韌新型鋁基碳化硅復合材料具備了應用可行性，從而為火星探測器順利研制提供了有力的保障。

“與傳統(tǒng)鋁基碳化硅復合材料相比，新型復合材料塑性提升了一倍以上，而且具有高強度、高度各向同性、優(yōu)異的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。”中科院金屬研究所馬宗義研究員介紹，為了滿足火星車不同部件要求，研發(fā)人員突破了大尺寸坯錠制備、塑性成形加工等技術瓶頸，做出了不同規(guī)格的復合材料樣件。

針對火星車不同部件的要求，中科院金屬研究所開發(fā)出多種不同碳化硅含量與基體鋁合金種類的鋁基碳化硅復合材料，這些材料被用在火星車承載結構、機械運動機構、探測器結構等幾十種零部件中。

經(jīng)過嚴苛的地面考核試驗，各項數(shù)據(jù)表明，中科院金屬所研制的新型鋁基碳化硅完全能夠滿足火星復雜地貌導致的沖擊、磨損等工況，相關技術方案獲得火星車設計總體單位的高度認可。(郝曉明)