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中國空間站金屬構件：太空鋼鐵的創新淬煉

2025-04-14 來源：長江有色金屬網發布人: rlc666

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摘要：中國空間站目前處于常態化運營階段，三艙 “T” 字構型穩定在軌，神舟十九號乘組已于 2025 年 3 月完成第三次出艙活動，開展設備維護與科學實驗。空間站已實施 180 余項空間科學項目，涵蓋微重力物理、空間生命科學等領域，并計劃年內執行兩次載人飛行任務。其金屬構件體系以輕量化、耐極端環境為核心，融合自主創新技術為主導，以下是核心材料及創新應用：

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中國空間站目前處于常態化運營階段，三艙 “T” 字構型穩定在軌，神舟十九號乘組已于 2025 年 3 月完成第三次出艙活動，開展設備維護與科學實驗。空間站已實施 180 余項空間科學項目，涵蓋微重力物理、空間生命科學等領域，并計劃年內執行兩次載人飛行任務。其金屬構件體系以輕量化、耐極端環境為核心，融合自主創新技術為主導，以下是核心材料及創新應用：
一、主體結構材料
碳化硅增強鋁基復合材料
密度約為鈦合金 1/2，強度達傳統鋁合金 3 倍，熱膨脹系數低 60%。應用于柔性太陽翼伸展機構，通過納米界面調控技術解決界面結合難題，耐受 10 年以上空間熱循環與原子氧環境。
高強鋁基復合材料
采用熔體攪拌工藝，屈服強度 550MPa，疲勞壽命提升 3 倍，用于實驗艙轉接件，可承受 200℃溫差熱沖擊。
二、關鍵部件材料
難熔合金實驗
微重力環境下實現鈮、鋯合金凝固實驗，獲取超高溫熔體關鍵參數，發現特殊凝固組織，為火箭熱防護材料提供依據。
鈦合金梯度結構
激光增材制造表面納米晶 - 粗晶梯度層，硬度提升 40%、耐磨性提高 5 倍，應用于機械臂關節軸承，壽命延長 2 倍。
三、熱控與防護材料
鉍基液態金屬
熔點 47℃，傳熱系數為傳統介質 3 倍，相變儲熱密度 200kJ/kg，用于艙外散熱器，適應 - 100℃~150℃極端溫差。
納米多層膜技術
Cr/CrN 納米超晶格膜層，耐原子氧輻照，摩擦系數 0.15、硬度 25GPa，保障太陽翼部件 15 年以上服役；TiN/Ag 復合涂層實現鎂合金抗菌率 99.9%、鹽霧壽命超 5000 小時。
四、技術突破與自主創新
突破極端環境適應性、長壽命可靠性、材料國產化三大瓶頸，核心材料如碳化硅鋁基復合材料、難熔合金等實現自主可控，推動空間材料科學與深空探測技術發展。

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