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2024
第6期
刊出日期:2025-01-16
 
主管单位:中国航天科技集团有限公司
主办单位:上海机电工程研究所
                 上海交通大学出版社有限公司
编辑单位:《空天防御》编辑部
 
2024年, 第7卷, 第6期 刊出日期:2025-01-16 上一期   
研究进展
航空航天用高性能镁合金的研究进展
苏阳, 郝亮, 李扬欣, 曾小勤
2024 (6):  1-11. 
摘要 ( 120 )   PDF(2081KB) ( 31 )  
镁合金作为目前实际工程应用中密度最低的金属结构材料,在轻量化需求迫切的航空航天领域具有广阔的应用前景,但“绝对强度偏低”“变形能力偏弱”和“耐蚀性能不足”三大瓶颈问题极大限制了传统镁合金在航空航天领域的应用范围。本文简要梳理镁合金在航空航天领域的应用现状,详细介绍高强韧、高耐蚀镁合金目前的研究进展,并对未来航空航天领域用高性能镁合金的研发趋势进行展望。
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航天先进电源材料与技术研究进展
尚妍欣, 屈雯洁, 任学宁, 陆宏波, 杜玮, 李丽, 吴锋, 陈人杰
2024 (6):  12-28. 
摘要 ( 66 )   PDF(4146KB) ( 17 )  
航天电源系统作为航天器的“能源心脏”,承担着电能高效存储和精准转换等关键任务,其运行稳定性关乎 航天器各子系统的顺畅运作与整体效能发挥。随着航天任务日益复杂化和空间极端环境加剧,电源系统必须持续 技术创新与性能迭代升级。基于此,本文从太阳能电池、化学电池等器件材料与技术角度梳理其应对高能辐射、温 度交替、高真空等极端环境的最新进展,阐述国内外空间电源材料与技术的最新发展动态,从基础研究与实际应用 角度分析电源器件在航天极端环境中面临的关键挑战,展望未来航天电源技术的发展趋势及其在航天任务中的潜 在应用前景,以期为推进航天先进电源材料与技术的发展应用提供有益借鉴与启示。
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高模量高强韧碳纳米管/铝合金复合材料研究进展
李志强, 许斌, 林楠, 王一冲, 范根莲, 谭占秋, 张荻
2024 (6):  29-37. 
摘要 ( 64 )   PDF(2822KB) ( 20 )  
碳纳米管/铝合金(CNT/Al)复合材料作为新一代航天航空和武器装备用新型轻量化结构材料的典型代表,近年来其制备技术与应用技术研究都取得了长足进展。本文首先综述 CNT/Al 复合材料各种制备技术与工程化瓶颈,重点介绍可工程化的叠片粉末冶金与元素合金化相结合的基元组装制备技术,分析该技术制备的大尺寸 CNT/2A12Al 复合材料在室温与高温下的力学性能与阻尼性能;其次阐述 CNT/Al 复合材料的强韧化原理,重点介绍CNT晶内化分布与晶粒异构构型这2种可实现强塑性同步提升的强韧化策略;最后展示该复合材料的变形加工以及应用技术研究进展,并展望该材料的应用前景和未来研究重点。
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高声速飞行器用高温钛合金研究进展与发展趋势
陈志勇
2024 (6):  38-45. 
摘要 ( 126 )   PDF(1510KB) ( 37 )  
高温钛合金在高声速飞行器领域具有广阔的应用前景。高温钛合金能够提高高声速飞行器在极端飞行环境下的性能和可靠性,是实现其更高速度和更远飞行距离的理想耐高温轻质金属材料。针对我国高声速飞行器中热结构的服役工况特点,从高温钛合金特性出发,梳理高温钛合金的国内外发展现状,重点阐述我国高声速飞行器用550~650 ℃高温钛合金的自主研发和应用情况;针对高声速飞行器用高温钛合金面临的更高使用温度需求,介绍一种700~750 ℃新型高温钛合金Ti750S 的研发现状,并展望未来高声速飞行器用高温钛合金的研发方向和应用前景。
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耐高温透波氮化硅基陶瓷材料研究进展
姚冬旭, 余兴, 顾昊, 李嘉豪, 刘雯, 李睿
2024 (6):  46-57. 
摘要 ( 43 )   PDF(2858KB) ( 19 )  
氮化硅基陶瓷材料具有高强度、高模量、耐高温、抗热震和低介电等优异的综合性能,是高温透波天线罩的主要候选材料,目前氮化硅基陶瓷及其复合材料是高温透波领域研究的热点。本文综述近5年来氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷、氮氧化硅陶瓷、氮氧化物陶瓷及其复合材料方面的研究现状;通过材料设计与不同成型工艺的结合,包括3D打印、化学气相渗透(CVI)、先驱体浸渍裂解(PIP)等,实现高强度-低介电氮化硅基陶瓷材料的制备,可为高马赫数飞行器透波部件提供选材及设计支撑。
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轻质树脂基防隔热一体化材料研究进展
李亮, 任智毅, 王鹏, 罗艺, 苏哲, 蔡宏祥, 田浩, 牛波, 龙东辉
2024 (6):  58-75. 
摘要 ( 52 )   PDF(5237KB) ( 20 )  
热防护材料是现代航天工程的物质基础。新一代飞行器朝着高马赫数飞行速度发展,对热防护材料提出了耐高温、轻质、防隔热一体化等更高要求。本文综述国内外轻质树脂基防隔热材料的研究进展,分析树脂基防隔热材料向抗氧化、纳米孔化以及梯度化发展的趋势;针对纳米孔树脂基防隔热材料,重点介绍其防隔热机理与力学性能失效机制,以期为高效轻质树脂基热防护材料的设计制备提供参考。
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防空导弹用树脂基复合材料研究进展
陈雪, 朱龙宇, 薛钦洋, 王柯翔, 韩志林, 罗楚养
2024 (6):  76-95. 
摘要 ( 62 )   PDF(3146KB) ( 28 )  
轻量化设计是先进防空导弹武器装备的重要发展趋势,而树脂基复合材料因具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、可设计等优点,在推动防空导弹轻量化设计上发挥着关键作用。本文梳理总结国内外防空导弹用热固性复合材料和热塑性复合材料的研究进展与应用现状,综述树脂基复合材料在防空导弹典型构件的应用进展与发展前景,以期为防空导弹用树脂基复合材料的发展提供参考。
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文献综述
难熔高熵合金抗氧化性能研究现状
陈强, 朱金伟, 赵宇辰, 刘伟, 张晓宾, 吴渊, 刘雄军, 王辉, 吕昭平
2024 (6):  96-103. 
摘要 ( 54 )   PDF(1140KB) ( 14 )  
高熵合金是近年来快速发展的一种新型合金,尤其是难熔高熵合金,在高温下具有优异的力学性能,在高温尤其是超高温下具有可重复使用潜力,但其高温抗氧化性能不足成为限制其实际工程应用的关键因素之一。传统合金常通过微合金化方式,向合金中添加Al、Cr、Si 等元素以提高其高温抗氧化性能,但添加量通常有限,因此限制了其抗氧化性能的提升。高熵合金的多主元特性,使其在抗氧化合金设计上具有更大的可能性。本文重点讨论近年来提高高熵合金抗氧化性能的研究进展,并从添加有助于抗氧化性能提高的Al、Cr、Si 等元素以及制备抗氧化涂层等方面,对难熔高熵合金抗氧化性能的进一步提高进行探讨和展望。
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基于等效模型的锂离子电池荷电状态估计算法综述
唐荻音, 王预夫, 郑文健, 黄旭聪, 邢雅兰
2024 (6):  104-111. 
摘要 ( 34 )   PDF(1086KB) ( 9 )  
锂离子电池因具有高能量密度、长寿命等优点而被广泛应用于航空航天、新能源汽车等领域,其准确的电池荷电状态( SOC)估计对电池运行具有重要意义。近年来,基于电池等效模型的SOC 估计方法因其估计准确、易于理解等优点被广泛应用。本文从电池等效模型分类、SOC 估计算法以及影响SOC 估计的因素三方面进行综述。首先,分析常见的电池模型类型及其特性;其次,梳理常用的基于电池模型的SOC 估计技术;最后,提出影响SOC估计准确性的因素及可能的解决方法,以期对未来相关研究提供参考和借鉴。
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研究论文
热处理对贮箱用原位自生铝基复合材料组织和性能的影响
王磊, 陈哲, 王浩伟
2024 (6):  112-119. 
摘要 ( 31 )   PDF(2963KB) ( 13 )  
为满足新一代航天器的轻量化需求,如何获得贮箱用原位自生TiB2/2219 复合材料最优的热处理工艺参数组合,以进一步提升其综合力学性能,成为急需解决的重要问题。本文通过先进的表征技术和室温力学性能数据分析,系统研究固溶时效工艺对原位TiB2/2219 复合材料力学性能的影响规律。结果表明:复合材料在535 ℃、1.5 h固溶条件下具有最高硬度,为108 HV;利用预拉伸使位错密度增加,为θ′相提供更多形核位点,提高了形核率,并增加时效过程中析出相的体积分数;设计中低温双级时效制度以促进原子团簇形成、增加析出相的形核位点,进一步提高θ′相的形核效率;在进行100 ℃×8 h 和160 ℃×13 h 时效后,屈服强度和抗拉强度相比未进行预拉伸的复合材料分别提高40.5% 和12.5%,且仍保持8.0% 的断裂应变。研究结果为我国航天贮箱用原位自生铝基复合材料的工程应用积累了有效的实验数据储备并提供技术支撑。
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石墨烯负载球型ZIF-67衍生碳球的制备及电磁性能研究
刘政林, 查博睿, 魏波, 周金堂, 陶佳麒, 程振宇, 刘军, 吴凡
2024 (6):  120-127. 
摘要 ( 51 )   PDF(2413KB) ( 12 )  
随着5G时代的到来,电磁污染也成为新的重要社会问题,受到了社会和科学界的广泛关注,因此开发具有高效微波吸收性能的材料具有非凡意义。本文采用简单的制备方法在石墨烯纳米片上均匀负载球形ZIF-67,并在高温退火后得到一种由二维(2D)和三维(3D)材料组成的新型电磁波吸收材料(石墨烯负载球型ZIF-67 衍生碳球,Co@C/GNs),中低频段的电导损耗、自然共振和交换共振,以及高频段的极化损耗和涡流损耗共同增强对电磁波的有效吸收。其中,石墨烯添加量为ZIF-67 质量的5% 时,吸波剂具有最佳吸波性能,在匹配厚度为2.5 mm 时,最小反射损耗值为−31.66 dB;在匹配厚度为1.5 mm 时,有效带宽可达5.56 GHz。这项工作为电磁吸收复合材料的制备提供了新的选择。
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不同结构酚醛改性环氧树脂的力学性能及其对涂层摩擦磨损性能的影响
肖金涛, 李洁琼, 王姝书, 沈曌隽, 周天导, 鞠鹏飞
2024 (6):  128-134. 
摘要 ( 45 )   PDF(1704KB) ( 10 )  
为考察不同结构酚醛树脂改性环氧树脂的力学性能及对涂层摩擦磨损性能的影响,同时为设计高性能长寿命粘结固体润滑涂层提供理论支持,本文采用动态热机械性能测试(DMA)和V-block 摩擦磨损试验,分析改性环氧树脂(EP)/硼酚醛树脂(FBB)和环氧树脂(EP)/线性酚醛树脂(SG)交联密度与力学性能的关系,并考察不同交联密度树脂对涂层摩擦磨损性能的影响。研究表明,随着环氧树脂/酚醛树脂比例的增加,树脂交联密度逐渐减小,弹性模量先增加后减小。在比例为5∶1 时,弹性模量达到最大、耐磨寿命最长;线性酚醛(SG)改性环氧树脂(EP)在最大弹性模量时具有较低交联密度,形成的涂层具有更长耐磨寿命;通过合成具有适宜交联密度的树脂体系,可明显改善粘结固体润滑涂层的耐磨寿命,为开发具有更长寿命的高性能涂层提供科学依据。
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