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氮化硼基复合材料的多层次设计与航天电推进腔体构筑


基于氮化硼陶瓷基复合材料成分和微结构的多层次设计与大尺寸构件制备技术研究,发展出原位构筑氧化硅、稀土硅酸盐、稀土铝硅酸盐玻璃等增强相的氮化硼基复合材料,发现了复合材料“共增强”和“双玻璃相增强”等新机制,解决了典型氮化硼材料强度低、抗热震差、耐等离子体刻蚀弱等难题,研制的复合材料首次配套完成了卫星用霍尔电推进在轨飞行演示验证任务,使我国继俄、美、欧之后第四位独立掌握了该推进技术,并在后续多个重大航天计划的卫星上实现应用;为了进一步满足空间站对电推进系统的需求,在成分和微结构调配、大尺寸材料制备、材料均质化和质量稳定性控制等方面开展了大量工作,材料核心性能大幅领先国内其他高校、院所和美国同类产品。

2021年4月29日,我国“天宫”空间站的“天和”核心舱成功发射升空,配套的电推进系统中的霍尔推力器腔体采用了陈继新博士研制的氮化硼陶瓷基复合材料,这是国际上首次将霍尔电推进技术应用于空间站。

图1. 氮化硼陶瓷基复合材料在“天和”核心舱霍尔推力器上成功应用。

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