哥倫比亞號航天飛機空難原因及材料學(xué)分析

319671273戰(zhàn)者”號航天飛機1986年1月28日升空時爆炸，涉及1名女教師在內(nèi)的宇航員全部遇198141218m，36t31t12000t月116天的科學(xué)實驗任務(wù)后，在返航途中解體，78.438％飛機殘骸重新按原位組裝(如圖l23389X出，高溫離子流是從RCC面板內(nèi)側(cè)縫隙穿過上下面板進入，如圖4所示。SEM／EDSFe、Al、Ni、NbC。由Inconel601Inconel7185為左機翼8號RCC面板上部沉積物橫截面的電子探針分析的X1100℃RCCFeNiAlRCC82024Inconel718A286“哥倫比亞”號航天飛機殘骸材料分析的成果，與肉眼判斷以及飛行錄音機統(tǒng)計的異常解釋是一致的。左機翼隔熱瓦受損是“哥倫比亞”航天飛機解體的重要因素。航天飛機2再人大氣層中碰到高溫會使航天飛機的溫度超出承受極限而造成破裂和爆炸。調(diào)查組收集89erchome14RCC1，11鈦合金、鐵基和鎳基合金以及各類高溫復(fù)合材料及智能材料等。表1為航空核心材料的國2500℃的溫差熱沖擊，這就規(guī)定發(fā)動機的材料含有耐高溫、高壓無毒害、無污染的優(yōu)點，提高了發(fā)動機的操作性、可靠性和可維護性。圖6和圖7分別為LHL03CZ3X鋁合金、鐵基和鎳基合金、鈦合金等，如圖8所示。再如“哥倫比亞”號航天飛機的機翼是用蜂窩構(gòu)造的2024鋁合金制成的，而螺栓是用IN1718和A286合金制成的。有壓水堆蒸汽發(fā)生器用的傳熱管管材及管支撐材料。反映堆殼體材料規(guī)定在350℃、180大氣壓下承受高通量密度的中子和γCr—Ni—Mo、Cr—Mo—VMn—50％以上。因此，核動力裝置蒸發(fā)器傳熱管的材料為世界各國所關(guān)注，先后經(jīng)歷了奧氏體不銹鋼、Inconel600合金管、Inconel800合金管以及近來采用的抗應(yīng)力腐蝕性能更加好的Inconel690合金管。圖9為核動力蒸發(fā)器用管材超級合金。Inconel718、低溫構(gòu)造材料，同時又是應(yīng)用最廣泛的高溫合金，占美國整個高溫合金產(chǎn)量的35％。其成565萬t；汽車用鋼材的需求量將達成727萬t。21世紀(jì)鋼鐵材料仍是重要的構(gòu)造材料，我國的鋼鐵工業(yè)尚有很大的發(fā)展?jié)摿3，4]。材料制備工藝已成為一門重要的當(dāng)代科學(xué)，它不僅是傳統(tǒng)材料提高性能的重要方法，也是新材料轉(zhuǎn)化為商品的核心。正在快速發(fā)展的無余量加工、激光及粒子束加工以及將來的智能加工系統(tǒng)都將極大地增進新材料的應(yīng)用及制造業(yè)的發(fā)展。為加速新材料由研究到應(yīng)用的進程，必須強調(diào)對使用行為導(dǎo)向的合成／力口工過程的研究圈。美國人已認(rèn)識到由于一向只重視新材料性能的研究，無視加工等生產(chǎn)技術(shù)的研究，使其在許多制造業(yè)部門落后計算機模擬已經(jīng)成為解決實際問題的第三種有效的手段和辦法。鍛造大型或精密的、高附加值的設(shè)備和機器時，運用材料制備工藝的計算機模擬技術(shù)，設(shè)計出優(yōu)化的澆注系統(tǒng)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定生產(chǎn)工藝、提高成品的性能／價格比起著極其重要的作用。發(fā)展我國急需的、量大面廣的模擬軟件，開展多尺度材料制備工藝計算機模擬技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。我t1626t1800tl00055％～70％1t550～700kg國外為300~400kg1t800～1000kg500～80010％20％1～3鋼件工藝出品率平均為50％，國外達70％。根本出路是用新技術(shù)，大力開展可視化鍛造少加工余量，實現(xiàn)近終形鍛造?？梢暬懺旒夹g(shù)涉及3個部分[6]：XX0.5s和裂紋等缺點，圖10所示是充型速度對鑄件性能的影響。從圖中能夠看出，充型入口速0.5m/s1.0m/s實驗和實時觀察的基礎(chǔ)上，重復(fù)比較模擬與實驗成果，可優(yōu)化設(shè)計，如圖11所示。采用科院金屬所與英國伯明翰大學(xué)采用可視化鍛造技術(shù)為中國某集團公司設(shè)計50t方面，已應(yīng)用到葉片的生產(chǎn)上同，如圖12所示。新的澆注系統(tǒng)體積小、充型平穩(wěn)、無卷奧氏體不銹鋼、鐵基和鎳基合金、鋁合金、鈦合金應(yīng)用于航空、航天、核動力、低一材多用，是國防和經(jīng)濟建設(shè)的重點材料，應(yīng)當(dāng)從工藝上提