破解“祝融号”火星车材料难题

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　　5月22日上午10点40分，“祝融号”火星车安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始巡视探测。自5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星以来，一直备受中国科学院金属研究所（以下简称金属所）科研团队的关注。
　　作为火星车铝基复合材料的供货方，金属所研究员马宗义一直忘不了6年前团队接到火星车关键结构材料研制任务的场景：“由于飞行距离遥远，并且未知的火星表面服役工况复杂，对火星车选材提出了极高的要求。轻量化、耐磨、高强、高塑性，这是我们最初对火星车材料的认识。”
　　然而，这些性能指标相互之间是矛盾的，马宗义解释说：“耐磨的材料往往不耐冲击，而火星车结构材料要兼顾强度和韧性，又要轻质，传统的金属材料难以满足需求，这在当时是一个世界性的难题。”
　　留给科研团队的研制材料时间非常有限，马宗义带领团队在3个月时间内先后完成材料体系设计与实验，开发出多种新型高强、高塑、高尺寸稳定性的新型铝基碳化硅复合材料，并突破大尺寸坯锭制备与可控塑性变形加工技术，提供了一系列零部件制造所需的坯料，最终顺利通过各项严苛的地面考核。
　　“与传统铝基碳化硅复合材料相比，新型复合材料塑性可以提升一倍以上，同时保持高强度、高各向同性、高耐磨性和尺寸稳定性。”马宗义说，我们通过解决大尺寸坯锭制备、材料塑性成形等技术瓶颈，研制出不同规格的复合材料样件。
　　针对火星车不同部件的要求，马宗义团队开发出多种不同碳化硅含量的铝基复合材料，为火星车的各类结构、机构和仪器几十种零部件提供相应材料，加工的零件数量达数百件，使火星车成为我国使用铝基复合材料占比最大的航天器。
　　严苛的地面考核表明，马宗义团队研制的新型铝基碳化硅可满足火星复杂服役工况的考验，相关技术方案也得到用户的认可。
　　未来，我国在深空探测、大飞机、通用航空、核电自主化、轨道交通等领域对金属基复合材料存在大量需求。金属基复合材料已经成为国家重大战略需求与国民经济建设需求迫切的一种关键工程材料。金属所在金属基复合材料领域取得一系列关键突破和应用。
　　马宗义透露，金属所科研团队还将开展复合材料的高强韧性设计、组织性能拟实、界面精细结构调控等国际同行面临的共性难题研究，同时促进先进金属基复合材料与技术的工程化应用和成果转化。
               
               

                           

                        
                        
                                
                                    破解“祝融号”火星车材料难题
                                    
                                    
                                        中国科学报
                                        2021-05-24
                                        作者：沈春蕾