铝基复合材料在惯性平台结构件中的应用
碳化硅颗粒增强铝基复合材料
碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 是目前普遍公认的最有竞争力的金属基复合材料品种之一。
尽管其力学性能尤其是强度难与连续纤维复合材料相匹敌, 但它却有着极为显著的低成本优势, 而且相比之下制备难度小、制备方法也最为灵活多样, 并可以采用传统的冶金工艺设备进行二次加工, 因此易于实现批量生产。
冷战结束后的20 世纪90 年代, 由于各国对国防工业投资力度的减小, 即使是航空航天等高技术领域, 也越来越难以接受成本居高不下的纤维增强铝基复合材料。
于是, 颗粒增强铝基复合材料又重新得到普遍关注。
特别是最近几年来, 它作为关键性承载构件终于在先进飞机上找到了出路, 且应用前景日趋看好, 进而使得其研究开发工作也再度升温。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要由机械加工和热处理再结合其的性质采用一定的方法制造。
如铸造法、粘晶法和液相和固相重叠法等。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其中碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成，再和增强颗粒铝复合而成，增强颗粒铝在基体中的分布状态直接影响到铝基复合材料的综合性能,能否使增强颗粒均匀分散在熔液中是能否成功制备铝基复合材料的关键,也是制备颗粒增强铝基复合材料的难点所在。
纳米碳化硅颗粒分布的均匀与否与颗粒的大小、颗粒的密度、添加颗粒的体积分数、熔体的粘度、搅拌的方式和搅拌的速度等因素有关。
纳米颗粒铝的分散的物理方法主要有机械搅拌法、超声波分散法和高能处理法。
对复合材料铸态组织的金相分析表明，碳化硅复合材料挤压棒实物照片颗粒在宏观上分布均匀，但在高倍率下观察，可发其余代表不同粒度、含量的复台材料现SiC颗粒主要分布在树枝问和最后凝固的液相区，同时也有部分SiC颗粒存在于初生晶内部，即被初生晶所吞陷。
从凝固理论分析，颗粒在固液界面前沿的行为与凝固速度、界面前沿的温度梯度及界面能的大小有很大关系，由于对SiC颗粒的预处理有效地改善了它与基体合金的润湿性，且在加入半固态台金浆料之前的预热温度大大低于此时的合金温度，故而部分SiC颗粒就可能直接作为凝固的核心而存在于部分初生晶的内部，但是太多数SiC在枝晶相汇处或最后凝固的液相中富集，这便形成了上述的组织形貌。
金属基复合材料在航空航天中的应用
金属基复合材料在航空航天中的应用金属基复合材料指的是，由金属和合金共同构成的复合型材料。
与聚合物基和陶瓷基复合材料共同被称为现代复合材料。
按照金属和合金的配置不同，可以被分为铝基、镁基、铜基等复合材料。
其中的铝基复合材料应用性能相对较好，为此被大量应用到航空制造，汽车产业和电子工业中。
该种材料最初产生于20世纪60年代。
但在当时的航空事业发展中，由于技术水平限制，并不能保证对新技术和新材料的有效应用。
而在科技水平不断发展的基础上，金属基复合材料才得以被应用到各类生产活动中。
一、在导弹中的应用铝基复合材料在导弹制造中的应用，集中表现在对三叉戟导弹的惯性导向球方面，与以往的铍材相比，表现出了良好的经济优势与性能优势。
从当前的国际市场来看，导弹制造行业的竞争较为激烈，制造公司为了取得竞争优势就需要根据用户的使用需求，对导弹的性能进行改进，使其寿命和全寿命周期得到有效提升。
而对于铝基复合材料的应用，为导弹技术的改进提供了可能。
主要表现在通过替换原有的应用材料可以使导弹的重要结构性能得到明显改善。
就导弹的壁板结构来说，利用铝基复合材料代替原有的壁板材料，可使其自身重量得到有效降低，同时还可使壁板结构的刚度和强度性能得到有效改善。
另外，因结构自重的减轻，也可使导弹的运行速度得到进一步提升。
材料使尾翼和弹翼刚性增强，可减少颤动与弹头偏转，从而改善导弹的制导与精度。
因此，为了适应导弹速度、制导和精度等性能的改进，需开发和应用新材料。
多年来，英国国防部投资，英国国防评估研究局与马特拉BAe动力公司研究了铝基复合材料在导弹零部件中的应用，取得了一些成效。
铝基复合材料适宜制造弹体、尾翼、弹翼、导引头组件、光学组件、推进器组件、制动器组件、发射管、三角架和排气管等导弹零部件。
目前，他们已完成第一阶段、第二阶段计划，正在实施近期研究计划，并制定了未来的研究计划。
二、铝基复合材料在航天制造中的应用美国佛罗里达州的一个材料公司最近开发成功一种新型非连续增强的高强度、高耐热性铝合金复合材料，该合金基复合材料是以Al-Mg-Sc-Gd-Zr成份合金为基体，具有优异的常温强化和低温强化能力。
铝基复合材料在航空航天及军工领域中的应用
铝基复合材料在航空航天及军工领域中的应用
现代科学技术的发展，对材料性能提出了越来越高的要求，特别是航空航天及军工领域，要制造轻便灵活、性能优良的飞机、导弹等，必须要求其材料密度低、重量轻、比强度及比模量高等。
铝基复合材料正是满足了这方面的需要而进航空航天及军工领域的，并且得到了日益广泛的应用。
Cercast公司采用熔模铸造工艺研制成A357+20%（体积）SiC复合科，用该材料代替铁合金制造直径达780mm、重17. 3kg的飞机摄像镜方向架，使其成本和重量明显降低，导热性提高。
同时该复合材料还可用于制星反动轮和方向架的支撑架。
美国DWA特种复合材料公司用25%（体积）SiCp/6061铝基复合材料代替7075制造航空结构的导槽、角材，使其密度下降了17%，模量提高65%。
美国ARCO化学公司所属的先进复合材料公司ACMC生产的30%-35%（体积）SiCp/2024铝基复合材料，性能优良，可用来代替A1，Ti等合金制造飞机的结构件，如直升飞机的起落架、翼前缘加强筋和大的通用正弦形梁。
另外，铸造A356和A357SiC颗粒增强复合材料可制造飞机液压管、直升飞机的起落架和阀体。
2009+25%（体积）SiCp复合材料制造发动机零件。
在兵器、军工用品上，用A357+20%（体积）SiCp复合材料制造火力控制镜的基片和导弹机翼，增强A201复合材料是装甲车和高速导弹结构材料。
资料来自：/。
金属基复合材料应用举例
金属基复合材料应用举例金属基复合材料是指以金属为基体，添加一种或多种增强相（如纤维、颗粒、片材等）来改善金属材料的性能和功能的一类材料。
金属基复合材料具有高强度、高韧性、高温稳定性等优点，因此在航空航天、汽车、船舶、电子等领域得到广泛应用。
以下是十个金属基复合材料的应用举例：1. 铝基复合材料：铝基复合材料由铝基体和增强相（如陶瓷颗粒、碳纤维等）构成，具有低密度、高强度、耐磨损等特点。
在航空航天领域，铝基复合材料被用于制造飞机机身、航天器传动系统等部件。
2. 镁基复合材料：镁基复合材料具有低密度、高比强度和良好的导热性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
例如，在汽车行业中，镁基复合材料被用于制造车身结构和发动机零部件，可以减轻车重，提高燃油效率。
3. 钛基复合材料：钛基复合材料由钛基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，钛基复合材料被用于制造飞机发动机叶片、航天器外壳等高温部件。
4. 镍基复合材料：镍基复合材料由镍基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温强度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，镍基复合材料被用于制造航空发动机涡轮叶片、燃烧室等高温部件。
5. 铜基复合材料：铜基复合材料由铜基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高导电性和高热导率。
在电子领域，铜基复合材料被用于制造高性能散热器、电子封装材料等。
6. 钨基复合材料：钨基复合材料由钨基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高密度、高熔点和高强度。
在核工业领域，钨基复合材料被用于制造核反应堆材料、高温组件等。
7. 铁基复合材料：铁基复合材料由铁基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高强度和良好的耐磨性。
在机械制造领域，铁基复合材料被用于制造高性能齿轮、轴承等零部件。
8. 锆基复合材料：锆基复合材料由锆基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温稳定性和良好的耐腐蚀性能。
先进铝基复合材料研究的新进展
先进铝基复合材料研究的新进展随着科技的快速发展，先进材料的研究与应用越来越受到人们的。
其中，先进铝基复合材料作为一种具有优异性能和广阔应用前景的材料，成为了科研人员和工业界的研究热点。
本文将介绍先进铝基复合材料研究的新进展，包括材料选择、研究方法、研究成果以及未来发展方向等方面。
先进铝基复合材料的研究具有重要意义，它不仅可以提高材料的综合性能，还能满足各种复杂和严苛的应用环境。
特别是在航空、航天、汽车和电子等领域，先进铝基复合材料的需求日益增长，这促使科研人员不断深入研究和探索。
在选择先进铝基复合材料时，需综合考虑材料的性能、成本、制备工艺等因素。
铝基体具有优异的加工性能和良好的导热、导电性能，但其强度和硬度相对较低。
因此，通过添加增强体可以有效地提高铝基复合材料的综合性能。
常见的增强体包括陶瓷颗粒、碳纤维、金属氧化物等。
在选择材料时，需要根据实际应用需求来选择适当的增强体和制备工艺。
先进铝基复合材料的研究方法包括实验设计、工艺优化、材料性能测试等。
实验设计是通过调整材料的组成、结构和制备工艺等因素，优化材料的性能。
工艺优化是通过改进制备工艺，提高材料的制备效率和质量。
材料性能测试是对制备好的材料进行各种性能测试，包括力学、物理和化学性能等。
经过科研人员的不懈努力，先进铝基复合材料的研究取得了许多重要成果。
在制备工艺方面，成功开发出了多种低成本、高效的制备方法，如粉末冶金法、熔融搅拌法、原位合成法等。
这些制备方法不仅能够保证材料的质量和性能，还能降低制备成本，提高生产效率。
在性能特点方面，先进铝基复合材料具有优异的力学性能，如高强度、高硬度、良好的韧性和抗疲劳性等。
它们还具有优异的导电、导热、耐腐蚀和抗辐射等性能。
这些优良的性能使得先进铝基复合材料在各种复杂和严苛的应用环境中表现出色。
在应用前景方面，先进铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子、能源等领域展现出了广阔的应用前景。
例如，在航空航天领域，先进铝基复合材料可以用于制造轻质高强度的结构件和功能件；在汽车领域，它们可以用于制造轻量化、高强度的零部件，从而提高汽车的动力性和燃油经济性；在电子领域，它们可以用于制造高效散热器、电路板等关键部件，从而提高电子设备的性能和可靠性。
铝基复合材料在航空制造中的应用
铝基复合材料在航空制造中的应用航空工业是技术含量较高、技术周期较长的重要行业之一，因此材料的选择也显得尤为重要。
铝基复合材料以其高强度、抗腐蚀、低密度等各种优良性能，在航空领域中得到了广泛应用。
1. 铝基复合材料的基本概念铝基复合材料是以铝合金作为基体，添加一些其他元素而制成的材料。
其中，添加的其他元素可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷等材料。
铝基复合材料最大的特点在于它的强度和硬度比纯铝高很多。
此外，铝基复合材料还有较好的成型性能，能够适应各种复杂形状的工件。
2. 铝基复合材料在航空领域中的应用铝基复合材料的优良性能决定了它在航空领域中的应用广泛。
航空器需要具备高度、速度以及航程等多种性能，而铝基复合材料都可以很好地兼顾这些性能要求。
以下是铝基复合材料在航空领域中的应用：2.1 飞机结构部件航空器结构部件是安全飞行和航线寿命的关键。
铝基复合材料可以用于飞机机身壳体、襟翼、尾翼、襟翼和扰流板等零件的制造。
这些部件需要同时具备强度、硬度、耐磨损和抗腐蚀等多种性能，铝基复合材料可以完美满足这些要求。
2.2 发动机部件发动机是航空器的“心脏”，需要具备良好的耐高温、抗蜕化和耐热疲劳性能。
因此，铝基复合材料可以在航空发动机的压气机叶片、燃烧室、布氏环的制造等方面发挥重要作用。
2.3 航空器内饰航空器内饰也是航空领域中的一个重要部分。
铝基复合材料可以用于飞机的座椅、地板、橱柜等部件的制造，不仅能够提高内饰的美观性，还能增加强度和硬度。
3. 铝基复合材料的发展趋势随着科技的不断进步，铝基复合材料也不断得到优化和进步，未来还将有更广泛的应用前景。
以下是铝基复合材料的发展趋势：3.1 提高铝基复合材料的强度当前铝基复合材料的强度和硬度已经远远超过了传统的铝合金和钢铁材料，但是它们的强度和硬度仍有进一步提升的空间。
科研人员将不断探索并改进铝基复合材料制造工艺，以提高复合材料的强度和硬度。
3.2 探索新的应用领域目前铝基复合材料已经得到广泛应用，但是它的应用领域仍有不断拓展的空间。
《航天惯性器件用碳纳米管铝基复合材料断裂性能的研究》
《航天惯性器件用碳纳米管铝基复合材料断裂性能的研究》一、引言随着航天科技的飞速发展，惯性器件在航空航天领域的应用越来越广泛。
碳纳米管铝基复合材料因其优异的力学性能和良好的导电性，被广泛应用于航天惯性器件的制造中。
然而，其断裂性能的深入研究尚显不足。
因此，本文旨在探讨航天惯性器件用碳纳米管铝基复合材料的断裂性能，为该类材料的进一步应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料本研究采用碳纳米管增强铝基复合材料作为研究对象。
碳纳米管具有优异的力学性能和导电性，而铝基体则具有良好的加工性能和轻量化特点。
2. 方法（1）材料制备：采用粉末冶金法制备碳纳米管铝基复合材料。
具体步骤包括混合、压制、烧结等过程。
（2）性能测试：通过拉伸试验、冲击试验、断裂韧性试验等方法，对复合材料的断裂性能进行测试和分析。
（3）微观结构分析：利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段，对复合材料的微观结构进行观察和分析。
三、结果与讨论1. 拉伸试验结果通过拉伸试验，我们得到了碳纳米管铝基复合材料的应力-应变曲线。
结果表明，复合材料的屈服强度和抗拉强度均高于纯铝。
这主要归因于碳纳米管的增强作用，其优异的力学性能有效提高了复合材料的整体性能。
2. 冲击试验结果冲击试验结果表明，碳纳米管铝基复合材料具有较好的冲击韧性。
在受到冲击载荷时，碳纳米管能够有效吸收能量，减轻材料的裂纹扩展，从而提高材料的抗冲击性能。
3. 断裂韧性试验结果断裂韧性试验结果显示，碳纳米管铝基复合材料的断裂韧性较纯铝有明显提高。
这主要得益于碳纳米管在基体中的分布和取向，能够有效阻碍裂纹的扩展，从而提高材料的断裂韧性。
4. 微观结构分析通过SEM和TEM观察，我们发现碳纳米管在铝基体中分布均匀，与基体之间具有良好的界面结合。
这有利于应力在碳纳米管和铝基体之间的传递，从而提高复合材料的整体性能。
此外，我们还观察到碳纳米管的取向对复合材料的断裂性能具有重要影响。
军用铝基复合材料类型
军用铝基复合材料类型一、引言铝基复合材料是一种由铝基体和增强体组成的复合材料，具有优异的力学性能、物理性能和化学性能，因此在航空、航天、军事等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍军用铝基复合材料的类型、特点以及在军事领域的应用。
二、铝基复合材料的类型根据增强体的不同，铝基复合材料可分为颗粒增强型和纤维增强型两类。
1.颗粒增强型铝基复合材料颗粒增强型铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，加入增强颗粒，如SiC、TiB2、BN等，通过熔融法制备而成的一种复合材料。
该材料具有较高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，适用于制作承受高载荷的零部件。
2.纤维增强型铝基复合材料纤维增强型铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，加入增强纤维，如SiC、B4C、Al2O3等，通过热压法或挤压法制备而成的一种复合材料。
该材料具有更高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，适用于制作承受高载荷、高温和恶劣环境的零部件。
三、铝基复合材料的特点1.高强度、高硬度、高耐磨性：铝基复合材料具有高的强度、硬度和耐磨性，能够承受高载荷和恶劣环境的考验。
2.良好的尺寸稳定性：铝基复合材料具有稳定的尺寸和良好的热稳定性，能够在高温环境下保持性能稳定。
3.良好的耐蚀性：铝基复合材料具有较好的耐蚀性，能够在恶劣环境下保持长期使用。
4.良好的加工性能：铝基复合材料具有良好的加工性能，可以进行切削、钻孔、弯曲等加工操作。
四、铝基复合材料在军事领域的应用铝基复合材料因其优异的性能和广泛的应用，在军事领域中也得到了广泛的应用。
下面将介绍铝基复合材料在军事领域的应用情况。
1.飞机结构材料铝基复合材料具有优异的力学性能和尺寸稳定性，适用于制作飞机结构材料。
例如，碳纤维增强铝基复合材料可以用于制作飞机框架、机身、机翼等部位的结构件，具有高的比强度和比模量，能够减轻重量、提高结构效率。
此外，颗粒增强型铝基复合材料也可以用于制作飞机零部件，如发动机叶片、齿轮等。
2.装甲防护材料铝基复合材料具有高的强度和硬度，能够有效地抵御弹药攻击。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
许多结构件为了获得较高的强度和刚度 毛坯件采用锻件 这对于形状复杂的零件而言 加工量大 生产周期难以保证 采用铝基复合 材料 解决了预制件制备 挤压铸造 复杂零 件成型 等温模锻 精密锻造等问题 将原锻 件改为铸件 将大大减少加工量 减少装夹次
数及装夹变形 提高零件加工精度 降低成本 缩短生产周期 提高工效 国内已有研究单位 在这些方面取得了突破性进展 基本解决了一 些关键问题 为铝基复合材料在惯性器件上的 应用提供了广阔的应用前景
现代机床技术的发展日趋成熟 数控机床 在航天领域正发挥着不可替代的物质基础作 用 数控加工对于提高产品精度 保证尺寸稳 定性 提高工效 具有无可比拟的优势 采用 数控技术加工铝合金惯性平台结构件已相当成 熟 但是由于铝合金存在不可避免 或难以克 服 的尺寸稳定性差等缺点 一些关键件的精 度 尤其是形位精度 放置一段时间后变化很 多 影响平台的整体精度 铝基复合材料的微 屈服抗力 微蠕变抗力明显高于基体铝合金 热膨胀系数明显低于基体铝合金 具有优异的 尺寸稳定性 这对机械加工 尤其是控制精密 加工中的装夹变形很有利 利用成熟的数控加 工技术 包括程序的编制 加工方式的选择
热等静压 铸 Ｔ５ 铸 Ｔ６ 铸 Ｔ６
表 １ 机械性能对比表
颗粒尺寸（µｍ） ／
体积分数（％） ／
<５
>９９
／
／
１ ３０
２０
０．８ ４
４０
弹性模量 Ｅ（ＧＰａ） ７２ ３００ ／ １１０ １１４
强度极限 ｂ ５００ ５６０ ３３０ ５６０ ５６０
３７
２００１ 年 ６ 月 航 天 工 艺 第 ３ 期
材料牌号
铍 ＲＪ－５０
表 ２ 价格对比表
晶须增强 Ｓｉｃｗ／ＬＤ２
颗粒增强 Ａｌｎｐ／ＬＤ２
价格 元／ｋｇ 加工费 元／ｈ
２７０００ ３００００ ２００
３０００ ５０
１０００ ４０
线膨胀系数 （１ １０－６／ ）
２２．７ １１．３
２２ １４．８ １０．１９
ＬＤ２
３０ ２０
密度 （ｇ／ｃｍ３）
２．７ １．８５ ２．８ ２．８ ２．８
的支持 材料的性能对仪表的精度起着十分重 要的作用 目前 国内外对复合材料的研究发 展迅速 可充分利用和发挥复合材料的优势 研制出卓越性能的惯性平台 满足惯性器件的 高性能 高可靠性的要求
根据所用基体材料的不同 复合材料可分 为金属基 非金属基两种 在此着重讨论金属 基复合材料 金属基复合材料可分为连续 长 纤维 增强金属基复合材料和非连续 颗粒 晶须和短纤维 增强金属基复合材料两种 其 中以铝为基体的非连续增强金属基复合材料具 有的高比刚度和比强度 良好的导热性 热膨 胀系数小 而且可调整 高的微屈服抗力和组 织稳定性 而且与铍合金相比加工性能好 成
在国内 对铝基复合材料的研究日趋深入 材料制备和加工技术正在突破 但尚未形成批 量生产能力 在军用方面取得了较大突破 如 哈工大研制成功某型号全金属基巡航导弹惯性 平台 大幅度提高了巡航导弹惯性制导的可靠 性和精度 ３．２ 复合材料在惯性结构件中的应用前景 复合材料是近年来发展起来的一种新型材 料 由于铝基复合材料具有高的比刚度 比强 度［２］ 约为相应铝合金材料的 １．４ ２ 倍 而密 度接近 振动阻尼为相应铝合金材料的 １．２ ３ 倍 热膨胀系数可在 １０ ８ １０－６／ 范围内 调整变化 机械性能介于铝合金和铍合金之间 因而 很适合于航空航天部分结构件的应用
以 Ｓｉｃｗ／ＬＤ２ Ａｌｎｐ／ＬＤ２ 铝基复合材料为例 铝基部分机械性能及成本价格比较如表 １ 表 ２ 所示［２］ 由表可以看出 铝基复合材料与铝合 金 铍材相比 不论在机械性能还是价格成本 方面 都具有很大的优势
材料牌号 ＬＹ１２
铍 ＲＪ－５０ ＺＬ２０１
Ｓｉｃｗ／ＬＤ２ Ａｌｎｐ／ＬＤ２
材料状态 锻 Ｔ６
２ 惯性平台结构件材料使用现状
目前 平台结构件主要采用铝合金材料 铝合金［１］是常用的重要结构件材料 它的密度 小 具有不锈钢的比强度和优良的力学性能工艺性能优异 如变形铝合金 ＬＹ１２ 容易进 行切削加工或压力加工 铸造铝合金 ＺＬ２０１ 具有优良的铸造性能 可进行压力 砂型 金 属型铸造等 但铝合金弹性模量小 在切削加 工时 表现出刚性差 结构受力变形较大 尺 寸稳定性较差等缺陷 以平台薄壁零件内环为 例 内环结构见图 １ 零件两对相对孔 Ａ 与 Ｄ Ｂ 与 Ｃ 分别是轴承安装孔 孔间的相对位置精 度要求高 以确保框架系统的精确位置和满足 对支承轴所产生的干扰力矩最小的要求 内环 毛坯为锻件 加工量大 在精加工过程中 零 件的尺寸和形位精度很不稳定 尤其是放置一 段时间后 孔的位置精度变化很多 如 ＬＹ１２ 在现行的稳定处理条件下 长度的变化只能控 制在 １０ ２０µｍ／年 而形位精度的变化还要高１ ２ 个数量级，装配仪表逐次漂移 逐日漂移现象 严重 有时不得不进行返修 造成平台零件的 合格率较低 甚至整个平台精度的失效 影响 了惯性平台的生产周期和使用精度 另外 对 铝合金材料的热处理工艺研究有待深入 准确 测试应力释放情况难度较大 因此 紧跟现代 材料科学的发展 有针对性的研究适用于精密 惯性结构件的新型材料 稳定精度 提高仪表 可靠性 促进惯性技术的发展 已成为当务之 急
ＬＹ１２
３０ ２０
由于铝基复合材料优良的特性 对惯性仪 表和平台结构件具有很大吸引力 已有成功的 范例表明铝基复合材料在航空航天领域具有广 阔的应用前景 以哈工大铝基复合材料
Ｓｉｃｗ／Ａｌ 在巡航导弹惯导平台上的应用研究 为例 平台的主要零件包括加工精度要求高的 台体 内环 外环 基座等 它们要求材料质 量轻 尺寸稳定 刚度和强度高 加工性能好 由于铝合金存在难以克服的刚度 强度低 尺 寸稳定性差等缺陷 不能满足使用要求 而大 量使用加工高铍合金平台是不可能的 经过几 年的努力 哈工大研究人员已初步突破了预制 块制备 精密成型 挤压铸造 复杂形状的精 密铸锻件 尺寸稳定化处理 机械加工等技术 难关 制成了金属基复合材料惯性平台 具有 高比刚度 比强度以及优异的尺寸稳定性和低 的热膨胀系数 可大幅度提高巡航导弹的惯性 制导的可靠性和精度 为铝基复合材料在航空 航天领域的广泛应用奠定了坚实的技术基础
４ 工艺性能分析
复合材料的优良性能 对于惯性平台结构 件而言 无疑是一种较理想的加工材料 从目 前现有的工艺技术水平来看 采用铝基复合材 料加工惯性平台结构件已具备可行性 同时也 很有必要开展新型材料加工性能的研究 以促 进惯性技术的发展 争创企业工艺技术领先 提高企业的竞争力 ４．１ 加工机床
材料牌号
材料状态
屈服极限（ＭＰａ）
ＬＹ１２
锻 Ｔ６
铍 ＲＪ－５０
热等静压
ＺＬ２０１
铸 Ｔ５
Ｓｉｃｗ／ＬＤ２
铸 Ｔ６
Ａｌｎｐ／ＬＤ２
铸 Ｔ６
表中 p 表示颗粒增强
w
３８０ ４３０
／ ４１５ ４１５ 表示晶须增强
延伸率（％）
／ ５ ／ ６．１ ６．１
断裂韧性 （ＭＰａｍ－１／２ ）
／ ／ ／ 约 ２２ ２５ １３ １５
４．５ 质量检测 平台结构件中主要的精度指标为同轴度
垂直度 位置度等 即 三度 测量 采用铝 基复合材料后 原有的技术测量手段和测量方 法 如利用高精度的三坐标测量机 进行在线 检测等 仍可沿用 并且有成熟的测试技术保 证测量的准确性和可靠性 对于复合材料内部 组织的致密性 金相检查 增强体分布均匀性 测定 超声探伤等也有相应的测试设备加以保 证
２００１ 年 ６ 月 航 天 工 艺 第 ３ 期
图 １ 内环结构示意图
３ 复合材料在国内外应用情况及在惯性结构件 中的应用前景
３．１ 复合材料应用情况 惯性仪表发展依赖于新材料及其工艺技术
３８
２００１ 年 ６ 月 航 天 工 艺 第 ３ 期
加工参数的确定 工艺路线的编排等等 有望 加工出高精度的平台结构件 ４．２ 加工刀具 由 于 铝 基 复 合 材 料 如 Ｓｉｃｗ／ＬＤ２ ＡｌＮＰ／ＬＤ２ 高的比强度和比刚度 颗粒硬度高 及硬质点分布的特性 加工铝基复合材料产生 的摩擦热和带来的振动对刀具提出了更高的要 求 如何减少刀具的磨损 改善切削条件是我 们应该加以研究的 目前 整体硬质合金铣刀 金刚石镗刀在铝基复合材料的加工中表现出较 优异的性能 国内已有研究单位开展了此项工 作 新型材料刀具的不断涌现 为我们选择适 宜的加工刀具打下了坚实的物质基础 ４．３ 应力控制分析
２００１ 年 ６ 月 航 天 工 艺 第 ３ 期
铝基复合材料在惯性平台结构件中的应用
北京兴华机械厂 周 琪 单联洁
文摘 采用铝合金材料加工惯性平台结构件存在着尺寸稳定性差 精度不易保证 可靠性差等 难以克服的缺点 新型材料 铝基复合材料的出现 为满足平台系统质量轻 高性能 高可靠性的 要求创造了基础条件 文中介绍了铝基复合材料的优良特性及国内外使用状况 并针对当前国内的 生产水平 探讨了加工铝基复合材料平台结构件的可行性 必要性等问题
本低 热膨胀系数与之相近 是高精度仪表的 理想选材之一 铍合金的使用曾使平台精度提 高了一个数量级 但铍合金由于存在 脆 毒 贵 的严重缺陷 限制了它的应用 在国外 铝基复合材料的基础研究日臻完善 材料制备 技术和加工技术基本成熟 并形成了批量生产 的能力 在交通 体育 能源 化工 纺织等 工业部门已开始应用 但由于制备工艺较复杂 成本偏高而未能广泛应用 在军事应用方面却 十分活跃 在高尺寸稳定性和高刚度的精密零 件如卫星框架 支架 镜筒 调节机翼 惯性 平台 对热膨胀系数有较高要求的零件 要求 强度高的结构件如各种军用发射镜 红外遥感 器件等航天 航空 兵器 仪器仪表方面 已 有成熟的应用实例