交大要闻
院士团队再为航天用材添新丁——新型铝基复合材料助飞长征十二首飞
2024年12月02日
2024年11月30日22时25分,我国长征十二号运载火箭在海南文昌商业航天发射场一飞冲天,成功首飞。长征十二号由上海航天八院研制,是我国首型3.8米直径、迄今低轨运力最强的单芯级运载火箭,将成为我国商业航天发射的主力担当,并为研发可重复使用火箭奠定了基础。
长征十二号首飞箭的级间段首次采用了上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室研发的新型碳纳米管/铝基复合材料,满足了商业航天发展对结构轻量化的迫切需求。这标志着金属基复合材料的又一重大突破,为我国航天材料家族再添新丁。碳纳米管兼具轻、强、刚、韧的特性,是新一代铝材性能升级理想的“强化剂”。然而,如何使碳纳米管与铝合金高效复合是科学与技术的一大挑战。启迪于自然界超高强韧的贝壳微结构,金属基复合材料国家重点实验室张荻院士团队李志强研究员课题组提出了微纳砖砌构型化复合的学术思想,发展了“基元组装、以小制大”的片状粉末冶金仿生制备技术,突破了碳纳米管与金属基体跨维度-尺度匹配、界面相容等一系列关键难题,创制出高模量、高强韧的碳纳米管/铝基复合材料,被国际同行誉为开发新一代高强韧金属基复合材料的典型范例。
在基础研究支撑下,张荻院士团队李志强研究员课题组历经近十年攻关,先后攻克了宏量化粉末复合、大规格锭坯制备及变形加工等工程化制备技术,并与上海航天八院密切合作,攻克了热处理、钣金、铆接、阳极氧化、搅拌摩擦焊接等工程化应用技术,在全世界范围内率先实现了碳纳米管/铝基复合材料的航天应用。
作为自主研发、自主可控的新材料,未来,碳纳米管/铝基复合材料将为空天等高端装备跨代发展提供保障,并为商业航天和低空经济等新质生产力插上腾飞的翅膀。
邵士博
材料科学与工程学院
邵士博
刘佳欣