記者4日從中國科學院空間應用工程與技術中心獲悉,西北工業大學魏炳波院士團隊在中國空間站開展的高性能難熔合金研究近期成功取得了多項空間材料凝固制備科學新發現,獲取了難熔合金熔體的關鍵熱物理性質,有力推動了難熔合金從地面研究向外太空研究的拓展,為我國空間材料科學理論研究、新型高性能的難熔合金材料制備等提供了重要基礎。相關成果發表于《先進材料》等國際學術期刊。
高性能難熔合金是戰略性、特種稀有金屬材料,熔點通常超過2000攝氏度,具有“超高溫、高活性”等特征,在高溫下具有良好的熱學、力學服役性能,因此常被用于制造高溫、高速、高壓等關鍵部件。但在地面環境下的難熔合金研究長期受重力、容器等條件制約,難熔合金液態性質的精確測定與快速凝固合成制備存在困難,中國空間站無容器材料實驗柜提供的“無容器+長時微重力”環境,為高性能難熔合金研究另辟蹊徑。
中國科學院空間應用中心研究員、應用發展中心主任張偉介紹:“無容器材料實驗柜是天和核心艙內三大科學實驗柜之一,利用靜電場所提供的電場力,使材料樣品在真空環境中保持穩定懸浮狀態,避免了與容器壁接觸的影響,加熱溫度可達3000攝氏度,可進行金屬、非金屬等無容器深過冷凝固和熱物理性研究。”
2021年4月以來,魏炳波院士團隊制備的10余種數百個高性能難熔合金樣品,通過核心艙和天舟貨運飛船上行后,先后在中國空間站無容器材料實驗柜進行了6批次在軌實驗,成功完成了難熔合金微重力條件下的靜電懸浮、加熱熔化、降溫、過冷、凝固、熱物理性質測定等重要實驗,4批次難熔合金已搭乘神舟飛船返回地面。
“中國空間站提供了出色而穩定的微重力環境,我們通過對最早一批返回的鈮合金、鋯合金、鈦合金開展研究,獲取了超高溫狀態下難熔合金的液態密度、熱膨脹系數、熱輻比等關鍵性質,發現了一系列有重要科學價值的新成果,多個研究成果發表在材料領域重要期刊上。”團隊骨干成員、西北工業大學物理科學與技術學院教授王海鵬說。
“這些成果主要包括,發現了微重力液滴凝固的渦旋型特殊組織結構,闡明了微重力凝固收縮的動力學規律,揭示了微重力和無容器共同作用下共晶合金解耦生長的內在機理,實現了太空環境凝固合金的微觀組織與宏觀形態的雙調控等。”王海鵬說,未來團隊正在計劃開展自然界中熔點溫度最高的金屬鎢及其合金的太空環境合成研究,這將成為空間難熔合金材料研究的新高地。
紅外非線性光學晶體作為激光頻率轉換的關鍵器件,在全固態激光器中具有重要的應用。當前商用的紅外非線性光學晶體主要包括黃銅礦型化合物如AgGaS2, AgGaSe2和ZnGeP2 等。......
美國萊斯大學科學家領銜的團隊在材料領域取得一項突破性進展。他們通過向二硫化鉭(TaS2)中摻入微量銦元素,制備出具有特殊電子結構的“克萊默節點線”金屬。這項發表于最新一期《自然·通訊》雜志的研究,為開......
自然界中,生物離子通道能夠精準篩分離子。這激發了研究人員構筑仿生離子篩分材料的靈感。這些材料可以分離一種陽離子跟其他陽離子,也能夠將一種陰離子跟其他陰離子分開,廣泛應用于化工和環境領域。用于分離陽離子......
記者從南京航空航天大學獲悉,該校李偉偉教授與清華大學南策文院士等共同研制出一種新型介電儲能材料,其能量密度是主流商用介電儲能材料的數十至數百倍,有望成為下一代高功率脈沖技術的核心器件。國際頂級學術期刊......
3月30日,為期3天的2025第二屆中國(江西)國際有色金屬暨冶金工業展覽會,與同期舉辦的2025中國(江西)國際綠色礦業博覽會、2025中國(江西)國際鑄造壓鑄、鍛造、熱處理工業爐展覽會,在南昌綠地......
金屬材料在長期使用過程中產生的疲勞失效是威脅重大工程安全的隱形殺手。經過多年攻關,我國科學家日前破解了這一難題,成功讓金屬材料在保持高強度、高塑性的同時,還大幅提升了抗疲勞能力。這一成果北京時間4日凌......
有多種成本低且儲量豐富的材料,可利用濕度變化,直接從空氣中捕碳。圖片來源:美國西北大學美國西北大學科學家開展的一項最新研究表明,有多種成本低且儲量豐富的材料,可利用濕度變化,直接從空氣中捕碳。他們稱之......
金屬材料在長期使用過程中產生的疲勞失效是威脅重大工程安全的隱形殺手。經過多年攻關,我國科學家日前破解了這一難題,成功讓金屬材料在保持高強度、高塑性的同時,還大幅提升了抗疲勞能力。這一成果北京時間4日凌......
金屬是重要的基礎材料,廣泛應用于建筑、能源、交通等領域。但當金屬受到非對稱的循環外力時,會產生塑性變形,塑性變形逐漸累積就會形成“棘輪損傷”。這種損傷會導致金屬突然斷裂,嚴重威脅工程安全。為了攻克這一......
金屬是重要的基礎材料,廣泛應用于建筑、能源、交通等領域。但當金屬受到非對稱的循環外力時,會產生塑性變形,塑性變形逐漸累積就會形成“棘輪損傷”。這種損傷會導致金屬突然斷裂,嚴重威脅工程安全。為了攻克這一......