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浅析我国空间材料加工试验发展 　　【摘要】作为人类事业最有价值的探索领域之一，空间材料加工试验研究在过去几十年的发展过程中，取得了十分显著的成就。空间材料科学研究也会随着试验机会的增加，在未来取得更多的突破。本文将就我国空间材料加工试验的进展情况做概括介绍。 　　【关键词】空间材料；加工试验；微重力条件；发展 　　0.前言 　　空间材料科学试验，也称材料加工，其目的是在空间微重力环境下，为改善与指导地面材料生产提供出科学依据，了解重力对材料加工过程以及材料性能的影响，并且制取出有特殊性能的、地面没有办法制取的材料。 　　随着航空航天技术以极快的速度发展，一系列新的科学领域与空间资源不断开拓，为空间材料试验的发展开辟了新的前景。目前，空间材料科学已研究出的新材料产品具有广阔的发展前景，空间材料加工是空间工业中最具潜力的新技术领域之一，也将是新型工业中一个有着经济和技术效益的领域。作为人类最有意义的探索领域之一，空间材料加工试验研究在过去几十年的发展过程中，取得了十分显著的成就。空间材料科学研究也会随着从研究中积累的经验与教训越来越多，以及试验机会的增加，在未来取得更多的突破。本文将就我国空间材料加工试验的进展情况做概括介绍。 　　1.我国空间材料科学研究现状 　　中国的空间材料科学试验研究从1987年开始，利用返回式卫星进行微重力条件下的空间材料加工试验，研究了GaAs晶体空间熔炼生长。后多次利用我国自主研制的返回式卫星，搭载空间晶体炉，进行空间材料加工试验。研究开发出来很多空间材料的试验装置，为以后良好的发展积累了许多宝贵的研制经验。主要研究了解砷化镓单晶、碲镉汞晶体、锑化镓、锑化铟、铝铌合金、钯镍磷的生长，烧结超导材料，制备铝基碳化硅复合材料等。如，与在地面混合再与石英管浸润的镉铟样品，通过空间熔化后分离成两种成分，它们分别是镉与铟的球体，而且和石英管都不用浸润。经过空间对铝锂、锌铅、铝铅、铝铌、铝锌铋等难混合金与偏晶合金进行凝固试验，发现块状锌铅样品在空间中实现了弥散相分布。经过这些实验成果??明，中国的空间材料科学研究正稳步向前，不断迈进。 　　但是到目前为止，因为缺乏资源，我国的设备大部分还是溶液晶体和多工位炉的生长设备，主要进行的还是与溶液法晶体和固体熔化的生长相关的试验研究。在实验次数、设备的研究、以及开展研究的范围和深度上，我国与美国、俄国等空间大国之间还落后较大的一段差距。差距最明显的体现在我们所用的设备的适用性以及自动化程度上，这减缓了我国空间材料的科学研究向前迈进的步伐。 　　2.我国空间微重力下的材料加工试验 　　中国利用返回式卫星进行的第一次空间微重力下的材料加工试验是在1987年8月5日至10日，这是一次取得卓越成就的在空间微重力条件下的材料加工试验。这次试验一共有12个项目，其中包括砷化稼单晶的生长达到了国际先进的水平，世界第一次的Y-Ba-Cu高温超导材料试验，还有HgCdTe红外材料，Insb半导体材料和难混合金等也都取得地面上不能得到的结果。此次试脸的多用途加工炉吸收国外空间加工技术特点，构思巧妙、效果明显，开辟了空间搭载的新道路。这次试验也标志我国进入了开发、利用空间的微重力资源条件的新阶段。 　　微重力条件下的材料科学研究试验在国外是从60年代末到70年代初这段时间才发展起来的高新技术，美国、苏联、欧空局等几个发展较快的国家和组织也只是处于研究与探索的阶段。我国微重力条件下的科学加工试验开始于生物，然后用落塔进行流体力学方面的研究，材料科学方面的试验在1987年还是第一次。首次的试验结果出乎了人们的意料，一些项目甚至达到了世界先进的水平，如半导体所的空间砷化嫁单晶生长等，发展了空间微重力条件下的加工技术。这些成绩与各个方面的齐心协力、共同攻克难关是分不开的。 　　2.1空间晶体加工炉物理设计 　　砷化稼晶体空间加工具有很大难度。卫星总体的要求是，加工炉的平均功率是170W，而炉壳的温度为40℃，重量为11.5kg，工作时间是90min，晶体的生长速度为1-1.5cnl/h，冷却的速度为0.2-0.3℃/min，熔区长为3～4cm，砷化嫁晶体的生长要求熔化区温度是1250℃，在地面上完成这样的条件是十分困难的。我国研究解决了以下几方面的问题以完成这个首次的空间试验任务：（1）晶体生长方式的确定；（2）晶体加工炉多用途的开发；（3）炉体的热控方法。 　　2.2空间晶体加工炉技术保障 　　顺利完成空间搭载任务，要求要有全面的质量技术保障。其中包括：（1）加热技术保障；（2）热控技术保障；（3）减震和防震技术保障；（4）整星相容性和可靠性技术保障；（5）地面模拟和技术试验保障；（6）严格质量管理保障。克服各种技术障碍与技术难关，对于能够保证质量地按时完成任务是十分重要的。 　　3.搭载空间材料