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选区激光熔化三维点阵结构尺寸效应研究进展

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 16-29页

作者：彭成宽祁俊峰邵珩北京卫星制造厂有限公司北京100190

三维点阵结构技术是兼具轻量化和功能-结构一体化设计的创新型技术,结构成形所依赖的选区激光熔化技术在成形跨尺度结构和渐变结构时面临严重的尺寸效应问题,制约了三维点阵结构的应用及推广。特征结构的“形”、“性”特征是评价打印... 详细信息

三维点阵结构技术是兼具轻量化和功能-结构一体化设计的创新型技术,结构成形所依赖的选区激光熔化技术在成形跨尺度结构和渐变结构时面临严重的尺寸效应问题,制约了三维点阵结构的应用及推广。特征结构的“形”、“性”特征是评价打印质量的重要标准,因此,以三维点阵的特征结构——杆和薄壁作为研究对象,系统梳理了尺寸效应的相关研究。首先,从温度场出发,阐述了特征尺寸对宏观热累计及介观熔池尺寸、温度梯度、冷却速率的影响规律,为进一步“形”、“性”分析提供依据;其次,缺陷和微观组织形貌是控“形”的主要内容,因此总结了特征尺寸对微观孔隙率、尺寸精度、粗糙度三种缺陷程度及晶粒尺寸、排向两种微观组织特征的影响规律,并对其产生的机理进行了分析;最后,对比了不同缺陷和微观组织特征对力学性能的影响,为特征结构控“性”提供借鉴。合理的工艺参数选择与特征尺寸相互配合,可以有效改善打印质量,提高特征结构的力学性能,为跨尺度结构及渐变结构的工艺方案设计提供参考,同时也为极致轻量化的探索提供了思路。

关键词：尺寸效应选区激光熔化三维点阵结构特征尺寸多孔结构

面向月面原位建造的模拟月壤太阳聚光熔融试验研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 130-138页

作者：杨少博冯鹏张道博左洋祁俊峰包查润王钦玉清华大学土木工程系北京100084 北京卫星制造厂有限公司北京100094

基于探月工程的月面自动化建造需要,面向月面原位资源与能源的利用问题,研究了以太阳光直接聚光熔融固化月壤技术方案,展现了在月面利用太阳光和月壤进行建造的应用潜力.采用菲涅尔透镜进行聚光熔融固化模拟月壤CUG-1A,采用自主搭建的... 详细信息

基于探月工程的月面自动化建造需要,面向月面原位资源与能源的利用问题,研究了以太阳光直接聚光熔融固化月壤技术方案,展现了在月面利用太阳光和月壤进行建造的应用潜力.采用菲涅尔透镜进行聚光熔融固化模拟月壤CUG-1A,采用自主搭建的试验设备进行了熔融固化成型,研究了成形过程工艺参数,分析了影响成形结果相关因素,提出了试验条件下模拟月壤单层熔融固化的最优参数方案.在此基础上,对成形样件进行了微观几何形态和化学成分分析,进一步解释了此种月壤固化成形方法的机理.本研究验证了太阳能聚光熔融固化月壤建造的有效性,形成了原理样机,并提出了相应工艺参数,为探月与月面建造提供了技术参考.

关键词：月面建造原位资源利用太阳能聚光熔融固化微观分析

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无机防静电热控涂层制备及性能研究

宇航材料工艺 2024年第4期54卷 75-80页

作者：蔺鹏婷靳宇孟腾崔林如张立功北京卫星制造厂有限公司北京100190

采用共沉淀方法制备Al掺杂ZnO(AZO)防静电热控填料,并以硅酸钾为黏结剂,研究掺杂比例、颜填比等因素对涂层电阻率及热控性能的影响,制备无机防静电热控涂层。通过SEM、XRD、3D测量激光显微镜表征填料及涂层的微观组织和相成分,通过接触... 详细信息

采用共沉淀方法制备Al掺杂ZnO(AZO)防静电热控填料,并以硅酸钾为黏结剂,研究掺杂比例、颜填比等因素对涂层电阻率及热控性能的影响,制备无机防静电热控涂层。通过SEM、XRD、3D测量激光显微镜表征填料及涂层的微观组织和相成分,通过接触电阻测试仪和分光光度计评价涂层的电阻率和热控性能。结果表明:该涂层表面致密,厚度均匀,呈现出良好的成膜性,且该涂层与基材结合力好(1级)、热控性能优异(α_(s)=0.19±0.02;ε_(H)=0.92±0.02)、具有低电阻率[(3.0~18.0)×10^(5)Ω•m],并且具有优异的空间环境适应性,在实现航天器防静电热控领域有极大的应用前景。

关键词：热控涂层无机涂层防静电性能电阻率结合力

高导热沥青基碳纤维复合材料在航天器中的应用现状及展望

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材料导报 2024年第1期38卷 212-219页

作者：杨强刘洪新何端鹏陈海峰陈维强金晶潘福明北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国空间技术研究院北京100094

随着新一代航天器不断朝着超大型化、微小型化、高效能化方向发展,航天器对轻质高强高模高导热材料的需求日益迫切。相比传统的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,高导热沥青基碳纤维具有超高的热导率、更高的拉伸模量以及更低的热膨胀系数,是实现... 详细信息

随着新一代航天器不断朝着超大型化、微小型化、高效能化方向发展,航天器对轻质高强高模高导热材料的需求日益迫切。相比传统的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,高导热沥青基碳纤维具有超高的热导率、更高的拉伸模量以及更低的热膨胀系数,是实现承载/传热/热尺寸稳定性功能一体化的理想材料,在航天领域得到了重要应用并展现出巨大应用前景。本文介绍了高导热沥青基碳纤维及其复合材料的性能特点、发展现状以及在航天器中的应用现状,重点从航天器热管理结构、热防护结构、高尺寸稳定性结构、多功能结构、电子设备外壳等方面综述了其应用现状,最后对高导热沥青基碳纤维复合材料的发展及应用前景进行了展望。

关键词：高导热高模量沥青基碳纤维热管理高尺寸稳定性多功能结构

星载SAR天线展开机构装配精度确信可靠性建模

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 134-143页

作者：李云张湘霄孙富强李晓阳韩建超北京卫星制造厂有限公司北京100094 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191

星载合成孔径雷达(SAR)天线展开机构是空间桁架结构,其杆系和铰链的空间位置相互耦合,在装配过程中主要依赖于人工装调,装配精度难以准确控制,装配可靠性直接影响星载SAR天线的服役性能。为此,基于可靠性科学原理,提出星载SAR天线装配... 详细信息

星载合成孔径雷达(SAR)天线展开机构是空间桁架结构,其杆系和铰链的空间位置相互耦合,在装配过程中主要依赖于人工装调,装配精度难以准确控制,装配可靠性直接影响星载SAR天线的服役性能。为此,基于可靠性科学原理,提出星载SAR天线装配精度确信可靠性建模方法。考虑天线装配过程中影响装配精度的内因和外因,确定表征天线展开机构装配精度的性能指标及阈值,建立性能裕量模型。开展多源不确定性分析与量化,构建星载SAR天线展开机构装配精度确信可靠性模型。以某型号星载SAR天线展开机构为研究对象,进行可靠性敏感度分析和验证。研究结果表明:所提方法可为星载SAR天线展开机构装调提供理论指导,有效提高装配精度和效率。

关键词：确信可靠性天线展开机构装配精度性能裕量不确定性

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基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控

焊接学报 2024年第4期45卷 7-12,I0003页

作者：肖珺葛欣雨盖胜男陈树君盛卫星陈少君北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100190

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成... 详细信息

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控.

关键词：摆动激光扫描熔化极气体保护焊熔池流动焊缝成形

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可视化燃料电池运行时间差异性研究

电源技术 2024年第3期48卷 439-444页

作者：王景润冯磊文陈白晶莹崔庆新李思振王楠郑莎万成安刘因儒北京卫星制造厂有限公司北京100094

为了考察燃料电池启停过程中的特性,采用末端可封闭的可视化燃料电池单池进行发电实验,并采用数值模拟的方式分析杂质气体和产物水堵塞对电池性能的影响。实验结果表明,多次气体置换可提升反应气体的纯度,工作电压也随之上升,从而延长... 详细信息

为了考察燃料电池启停过程中的特性,采用末端可封闭的可视化燃料电池单池进行发电实验,并采用数值模拟的方式分析杂质气体和产物水堵塞对电池性能的影响。实验结果表明,多次气体置换可提升反应气体的纯度,工作电压也随之上升,从而延长运行时间。燃料电池运行时间和置换次数呈对数线性关系。水气及水滴对可视化单池的运行时间具有一定影响,水气及水滴在一定程度阻碍了反应气体的进入,从而影响了可视化单池的运行时间。由于流道被水滴堵塞后,浓度过电压和欧姆过电压均会增加,导致有效电压减少。

关键词：可视化单池燃料电池运行时间单池电压

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微型迷宫螺旋泵仿真分析优化

液压与气动 2024年第1期48卷 150-158页

作者：刘司南殷参郭孟蕾赵健李咚咚刘畅北京卫星制造厂有限公司北京100094

基于航天器热控系统对微型迷宫螺旋泵小流量高扬程的需求,开展了对微型迷宫螺旋泵结构参数的优化设计,以流道的螺旋升角、螺纹头数及动力界面夹角为研究对象,以扬程为优化目标,采用数值计算和试验相结合的方法,开展响应面分析及多参数优... 详细信息

基于航天器热控系统对微型迷宫螺旋泵小流量高扬程的需求,开展了对微型迷宫螺旋泵结构参数的优化设计,以流道的螺旋升角、螺纹头数及动力界面夹角为研究对象,以扬程为优化目标,采用数值计算和试验相结合的方法,开展响应面分析及多参数优化,获得了扬程最优的结构参数组合,通过试验验证了优化结果的有效性,优化后的微型迷宫螺旋泵最大扬程提高了65.4%,该分析为微型迷宫螺旋泵的性能提升提供了技术支撑。

关键词：微型迷宫螺旋泵 CFD 响应面方法多参数优化