一、 前言 先谈谈材料。人类衣食住行国民经济的方方面面都离不开材料，这是大家都熟知的事实。世界专家们断言，材料是人类进化与文明的重要里程碑，在当今 新技术革命浪潮中，材料、能源和信息被誉为文明的三大支柱。不同的材料有不同的用途，如何既经济又适用地选材是一门艰深的学问，这一点往往被人们忽视（或 无知），因此产生许多因选材不当而造成的灾难：火箭爆炸、飞机坠毁、火车出轨、楼房倒塌……物毁人亡，损失惨重。这里举一个十分普通的例子，这是一个真实 的故事，中央电视台曾经报导过，它发生在湖北省黄石市，那是2001年8月的一天，经营铝材的个体户甘应松突然接到女儿的电话，说弟弟甘露在厕所里洗澡， 嘴角流着血，好像睡着了，甘将儿子急送医院，但为时已晚，医院诊断结论是电击死亡。为什么孩子洗澡会中电呢？原来是厕所里的铝合金门带了电，门为什么带 电？因为门和铝合金吊顶相连，吊顶上的电灯接线搭在吊顶上，包裹电线接点的黑胶带被楼上漏水长期浸泡而失去了绝缘，电被传导在铝合金门上将孩子电死了。漏 水是原因，按装不当是原因，选材不当也是重要原因。大家知道，铝合金是材料，黑胶带是材料，电线是材料，水也是材料。如果按装选材恰当，用高防水材料，即 使漏水也不会要人命，如果电线悬空，不搭在铝合金吊顶上，也不会要人命，因为空气是绝缘的，一般不导电，只有极高的电压，如雷电，才能将空气击穿，形成导 电通路，普遍的市电电压是绝对击不穿空气的。空气也是材料，大家见到的空气电容器，空气就是作为电容的介质材料。水却是导电材料，黑胶带本来不导电，但水 浸入其中就导电了，这就带来了上述的灾难。由此可见，人们的疏忽（漏水、选材、安装等）造成了孩子惨死，可见选材是何等的重要！ 普通 材料的使用得重视，航天用材料严格选用的重要性更是不言而喻了。一发火箭，导弹，卫星价值往往多少亿元，如果选材不当而造成发射失败，那政 治上，经济上，生命财产的损失就无法估量了。世界航天史上因材料和工艺问题酿成大祸的事实屡见不鲜，如美国的挑战者号升空不久就马上爆炸，使7名优秀的宇 航员死于非命，其中一位是从事教育工作多年的女教师，她深得学生爱戴，她的死使学生和家长都痛哭流涕。事后分析失事原因是航天飞机上贮存液体燃料的密封材 料出了裂缝，液体外漏，升天点火后引起爆炸。美国的报纸上还披露过这样一件事：某公司的一名技工把一枚废旧的铆钉装上了航天飞机，经检查发现后，这个公司 被罚款1亿美元，该技工还被判了20年徒刑。为什么这么严酷！因为这枚铆钉材料已经失效，它完全可能把科技工作者潜心长期研究制造的成果——价值几十亿美 元的航天飞机毁于一旦，不这样严苛绝对不行。我国航天史上有一次卫星发射失败，其原因就是一个小继电器中残留有金属屑，可怕不可怕！这些小小的金属屑是多 么不起眼啊！但它却造成了巨大的损失。航天技术是复杂的系统工程，它应用现代科学技术众多领域的最新成就，是科学技术与国家基础工业紧密结合的产物，是一 个国家科学技术和工业水平的重要标志，它涉及国内外成千上万家企业和科研单位，代表着国家民族的希望和利益，其重要性不言而喻，作为航天基础工作的材料选 用，应慎之又慎！ 二、航天用材料的特点 1．材料种类繁多 因为导弹种类本身就繁多：洲际、中 程、防空、潜地、液体推进剂的，固体推进剂的、太空的、低空的……卫星也各种各样，它们各有各的特点，各有各 的需要，这就造成材料也五花八门，液体、固体、气体、黑色金属、有色金属、各种非金属、超塑材料、复合材料、粘接灌注材料等，有数千种，可以说是应有尽 有。 2．要求苛刻，保证其性能优越 （1）抗高温，抗高压 发动机推进剂药柱燃烧时，产生3000℃以上的高温，6Mpa的高压，瞬时产生2500℃的温差热冲击，其容器材料必须承受。 （2）耐超低温 用液体燃料液氮，液氧和液氟作推进剂的火箭，其液体贮存罐用材料应能承受数百度的高温。 （3）抗腐蚀，抗烧蚀。 （4）能承受大载荷，如潜地导弹，能承受巨大的水下载荷。 （5）隐身性好，避免敌方雷达搜索。 （6）抗干扰性强。 （7）耐受恶劣的环境条件。 （8）有良好的化学性能，物理性能，力学性能，工艺性能，使用性能，保证材料满足条件特殊要求。 （9）对材料要进行拓宽研究，针对结构材料要拓宽到微观结构、晶粒度、夹杂等方面，对功能材料要拓宽到各种功能参数的灵敏度（包括特殊的环境下）如精密合金的导磁率，矫顽力，剩磁，电绝缘介质的电阻率，耐电压，损耗，介电常数等。 （10）对特殊材料的要求按其特点逐一解决，如微波复合材料的透波性和吸收性，密封灌注材料的密封性，粘合剂的粘接强度等。 三、航天用材料的测试 如前所述，对航天用器件，设备的材料性能要求苛刻，为确保其性能符合要求，航天部曾专门下文件要求加强材料的复验工作，为此，航天部材料试验标 准化技术委员会特组织专业技术人员制订了金属材料和非金属材料两项复验标准，对于材料生产厂和研究所出厂（所）合格的材料，航天系统还要进行复验，这就是 说，国内外成百上千的厂家所使用的检验设备一般说来航天系统都要拥有，对于特殊研制的材料，还要研制特殊的测试设备，这就造成了航天系统材料测试设备庞 杂，种类繁多，高精尖设备集中的局面，有些特殊测试设备只有航天系统使用，基于此，我们仅对材料的测试作一概括介绍。 用作结构的材 料，其化学性能，如材料的成份可在化学或光谱试验室用液相色谱法或红外光谱法等进行测定；力学性能如冲击韧性，断裂韧性可在力学性 能试验室用万能材料试验机测定；物理性能如断口形貌，微观组织等可在金相试验室用显微镜等设备测定；用于航天器件控制作用的功能材料分别由相应的试验室测 定，如软磁，硬磁，硅钢，电阻，双金属，膨胀，电绝缘等类材料在电磁性能试验室用电桥法，方圈法，冲击法，高阻计，高压装置，LCR仪等方法设备测定；橡 胶、密封、灌注、粘合剂、石油等有机材料在有机材料试验室测定，用于微波频段的材料如雷达天线罩则要在微波试验室中在相应频段测定其介质损耗角正切值和介 电常数……以上试验大都有国家标准，特殊的有航天行业标准，实施并不很困难，问题在于针对航天的特殊环境和条件使用的材料，如超高温、超低温、高压、腐蚀 等苛刻恶劣甚至模拟火箭发射火焰中对材料的影响这些条件下的测试，这就要制作一系列庞大的设备，创造出所要的条件，周期很长，反复多次，测出材料对各种条 件和环境下的承受能力和性能变化，只有这样，我们才能掌握材料的全面情况，使它们更安全可靠地用于航天。
| 作者：刘松茂 |
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