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大家有没有好奇过,运载火箭、人造卫星及其他各种各样的航天器是用什么材料制成的呢?今天我们就来了解各有“神通”的航天材料.
选衣服,相信大家都有经验：贴身穿着要选吸汗透气的棉质衣物；下雨要穿防水的雨衣；寒冷的冬天要穿轻便又保温的羊绒衫和羽绒服等选择什么材质的衣服,主要在于考虑穿着的环境和用途.航天材料也是如此,选择材料,要看它们能不能满足航天活动的要求.
先让我们来看一看,航天材料的工作环境有多么“恶劣”——
真空
在地球上制造出来的材料内部和表面都会存在微量的气体,它们在真空环境下会拼命“往外跑”,让材料变得脆弱.另外,真空环境还会加速材料升华,让它们从固体直接变成气体,不断消耗.
温度
太空中温度变化非常剧烈,例如国际空间站面向太阳的一面可以达到约121℃的高温,而同一时刻背向太阳的一侧温度却低至零下157℃——是真正的“两重天”！所以航天材料必须经受住超高温和超低温的考验.
辐射
太空中有非常强烈的辐射,主要是带电的粒子,会破坏合成材料的结构,加快材料的老化,是航天材料的强敌.
速度
航天器围绕地球飞行的速度一般都在每秒钟7-8千米,航天材料在这样的速度下将承受很大的力量,更别提火箭升空时的恐怖力量,脆弱的材料会被撕成碎片.
“坚强”的航天材料们除了必须经受住上面几项严苛（ke）的考验之外,还要具备重量轻、不易变形、性质稳定等特点,还不能贵得离谱,真是太不容易了！所幸,人们通过不断的探索,找到了许多符合要求的材料,航天材料家族日渐壮大.在介绍它们之前,还要向大家介绍两个材料学中的概念——合金和复合材料.
合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属混合而成的具有金属特性的物质.我们熟悉的不锈钢、青铜等都属于合金.
复合材料是由基体材料和增强材料组成的具有新性能的材料.通过组合,使复合材料的综合性能优于原组成材料,从而能满足多种不同的要求.
知道多一点
我们生活中最常见的复合材料就是钢筋混凝土.混凝土中加入钢筋,就能承受更大的拉力和压力.其中,混凝土是基体材料,钢筋是增强材料.
下面,就让我们热烈欢迎航天材料家族的成员们出场！
大家好,我们是铝合金家族！我们体重轻、强度高,容易被塑造成各种形状,经久耐用,而且身价还不高,所以被广泛用在日常生活的各个领域.大家在生活中也能经常看到我们的身影,例如铝合金门窗、易拉罐、笔记本电脑外壳等等.我们家族中出色的成员包括硬度大、耐热性能好的铝铜合金；耐腐蚀、适合焊接的铝锌合金；还有非常轻巧却具有高强度的铝锂（li）合金等.它们经常被应用在飞机、运载火箭、人造卫星和空间探测器上.特别是铝锂合金,已在许多航天构件上取代了常规高强铝合金,成为近来航天工业的新宠.例如“大力神”号运载火箭的有效载荷艙,“奋进号”航天飞机的外燃料贮箱,“天宫一号”的资源舱和太阳电池翼等都使用了铝锂合金.
大家好,我们是镁合金家族！我们的主要成分镁是实用金属中最轻的,这也成为家族成员们共同的优点.除此之外,我们具有良好的抗震减噪性能,还有很强的电磁屏蔽和抗辐照的能力,外表还高端大气,怎能让人不爱！所以,在航空航天、汽车、电子通信等工业领域中常常都能看到我们的身影.我们常被用来制造航空航天器的重要机械装备零件,以减轻重量,节省发射消耗的燃料,在先锋（Vanguard）火箭、丘比特（Jupiter）火箭、大力神Ⅰ（TitanⅠ）火箭上都能找到我们.由于突出的电磁屏蔽和抗辐照能力,我们还经常被用来制作航天器的电子产品机箱.在这里要特别介绍一下家族里一位本领特殊的成员——镁锂合金,它是目前世界上最轻的金属结构材料,轻到可以漂浮在水面上！2016年12月22日我国成功发射的首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星中的高分辨率微纳卫星,几乎整颗应用了这种超轻材料,让卫星“身轻如燕”.
大家好,我们是钛（tai）合金家族！我们家族的成员个个都是硬骨头,即使遇到很大的外力作用也不易断裂和弯曲,也不容易被腐蚀.经受冷热考验更是我们的强项,从600℃的高温到-250℃的低温,我们都可以长期工作而保持性能不变,就问你服不服！正因为我们将航天产品所需的特质集于一身,人们才授予我们“宇宙金属”的美誉.早在20世纪50年代,人们刚刚开始探索太空的时候,我们就已经被运用在航天工业中.“阿波罗”宇宙飞船的压力容器,运载火箭的发动机叶轮和装燃料的贮（zhu）箱、气瓶,还有卫星和空间探测器上的高强度零件等都由我们制成.而且,地球上钛的蕴藏量十分丰富,是仅次于铁和铝的第三金属.相信随着科技的发展,我们在航天领域还会发挥更大、更重要的作用！
大家好,我们是钢家族！大家对我们应该最为熟悉,毕竟是世界上使用最多的材料之一嘛.别的不说,翻一翻文具盒,总能找到钢笔、钢尺、剪刀什么的.其实我们也跟上面几个家族一样,是一种合金——人们把含碳量在0.02%-2.11%之间的铁碳合金称为“钢”.但除了碳以外,通常还会在钢里添加其他元素,如铬（ge）、锰（meng）、镍（nie）、钒（fan）等,以获得不同的“本领”.在航天工业中常用的是超高强度钢,它们强度高、韧性好、易塑形,常用于制造火箭发动机壳体.“神舟七号”载人航天飞船的逃逸塔就是用特制的超高强度钢制成的.
大家好,我们是碳纤维复合材料家族！家族成员分为树脂基体、金属基体、陶瓷基体、碳基体等几大类,都以碳纤维作为增强材料.碳纤维是含碳量在95%以上的新型纤维材料,重量轻、耐腐蚀、耐高温和低温,突出特点是十分皮实一一就算跟最强壮的超高强度钢比,碳纤维的抗拉能力也会强上四五倍,所以钢在我们面前从来不敢自称“超高强度”.在家族中,树脂基体的成员们体重很轻,是人造卫星结构体、太阳能电池板和天线,以及空间站和航天运输系统上的一些关键部件的主要材料,例如“哥伦比亚号”航天飞机的主货舱门.碳基体的成员们也有过人的本领,它们被称为“碳/碳复合材料”,重量轻、抗冲击且隔热性能好,最重要的是能够在高达2200℃的温度下正常工作,简直就是金刚不坏之身.所以,它们常被用来制作火箭、导弹和航天飞机的头锥,以及航天器的隔热层.
大家好,我们是玻璃纤维复合材料家族！玻璃纤维是将玻璃融化成液体后以极快的速度抽拉而成的细丝状玻璃,具有高强度、高柔韧性和耐热性等特点,就是抗弯折的能力差一点.我们家族都是以玻璃纤维为增强材料的复合材料,其中基体材料为合成树脂的成员最多,它们被称为玻璃钢,轻巧又坚固,可耐高达3 800度的瞬时高温,也不易被腐蚀.在20世纪60年代它们就被运用到航天工业中,美国“北极星”“土星”等大型固体火箭发动机的壳体就是由玻璃钢制成的.可近些年来碳纤维复合材料家族的后起之秀们个个本领高强,抢了我们不少工作,我们只好转向建筑、化学化工、汽车及铁路交通运输等行业,真是世道艰难啊！
除了上面出场的家族外,还有很多新兴材料也在航天工业中崭露头角,例如含有镍、锆（gao）、钼（mu）等金属元素的合金,能够在高温下工作；以硼（peng）纤维、凯夫拉纤维为增强材料的复合材料,非常轻便柔韧.随着科技的发展,还会有更多本领高强的材料加入航天材料家族,让我们拭目以待吧！
航天论文参考资料：
结论：航天材料够迷人为关于航天方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关航天论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
