中新網(wǎng)沈陽(yáng)12月4日電 (沈殿成)12月2日，嫦娥五號(hào)著陸器和上升器組合體完成了月球鉆取采樣及封裝工作。其中月球鉆取采樣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件—鉆桿及其結(jié)構(gòu)件是由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所馬宗義團(tuán)隊(duì)研制的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制成，其輕質(zhì)、高剛度、高強(qiáng)度和耐磨損等特點(diǎn)，滿足了嫦娥五號(hào)在月球表面苛刻工況下的采樣需求。
我國(guó)的探月工程分為“繞”“落”“回”三步走戰(zhàn)略。嫦娥五號(hào)探測(cè)器是負(fù)責(zé)嫦娥三期工程“采樣返回”任務(wù)的中國(guó)首顆月球采樣返回探測(cè)器。主要任務(wù)是采集月球樣品并返回地球，全面實(shí)現(xiàn)月球探測(cè)工程“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo)。采樣機(jī)構(gòu)中搭載的2.5米長(zhǎng)深孔鉆取式采樣器負(fù)責(zé)鉆入月壤取樣并送到上升器中。復(fù)雜的月壤構(gòu)成、劇烈的環(huán)境溫度變化、苛刻的輕量化要求，對(duì)鉆采機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)件的重量、強(qiáng)度和耐磨性提出了嚴(yán)苛的要求，其中鉆桿要鉆入月壤深處，對(duì)材料的要求更加苛刻，常規(guī)金屬材料無(wú)法滿足制備要求。
鋁基復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐磨損等優(yōu)異特性，是替代鋼、鈦、鋁等傳統(tǒng)金屬制備鉆桿的理想材料。然而，傳統(tǒng)鋁基復(fù)合材料強(qiáng)韌性匹配差，其穩(wěn)定性和可靠性難以滿足鉆采機(jī)構(gòu)苛刻的工作環(huán)境和“萬(wàn)無(wú)一失”的質(zhì)量要求。
馬宗義團(tuán)隊(duì)通過(guò)研發(fā)鋁基復(fù)合材料大尺寸坯錠及多道次變形加工工藝，研制出高強(qiáng)韌鋁基復(fù)合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實(shí)現(xiàn)材料性能和穩(wěn)定性的大幅提升。尤其針對(duì)鉆桿用材開(kāi)展材料高取向微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證耐磨性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)材料高強(qiáng)塑性匹配，先后突破了復(fù)合材料內(nèi)孔高精度、高直線度加工、熱處理強(qiáng)化與矯直等關(guān)鍵技術(shù)，研制的鉆桿耐磨性和強(qiáng)度可與鋼材媲美，實(shí)現(xiàn)減重65%，解決了月壤鉆桿“無(wú)材可用、有材難加工”的困境，為嫦娥五號(hào)鉆采任務(wù)的順利完成提供了重要支撐。(完)