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技術(shù)文章

安捷倫ICP-OES助力航天材料測試標(biāo)準(zhǔn)

閱讀:579          發(fā)布時間:2019-7-14

早在 1992 年 9 月 21 日“中國載人航天計(jì)劃”(China Manned Space,CMS)項(xiàng)目正式成立,這是中國航天*重要的里程碑之一。計(jì)劃分為三個步驟:步目標(biāo)是將人送入太空,第二步建立短-中期的太空實(shí)驗(yàn)室,第三步建立長期太空站。如今天宮二號太空實(shí)驗(yàn)室已于 2016 年 9 月 15 日發(fā)射升空,正在為人們打開“宇宙”這扇神秘的大門。

 

整個計(jì)劃中,往返于地面和太空的航天飛機(jī)(Space Shuttle)貫穿始終,它需要專業(yè)駕駛員操作,可重復(fù)使用,往返于太空和地面之間,為人類自由進(jìn)出太空提供了很好的交通工具。不僅是中國,各大國都從未停止過對于航天飛機(jī)的研發(fā)工作。

 

航天器在外執(zhí)行任務(wù),需要通過天線(亦稱空間飛行器天線)隨時隨地和控制臺保持聯(lián)系,它有遙測、指令、跟蹤、測速、數(shù)據(jù)中繼、通信廣播、科學(xué)探測、遙感、測向、交會雷達(dá)、著陸導(dǎo)航等多種功能,這樣才能確保駕駛員的安全以及科研任務(wù)的順利進(jìn)行。

 

當(dāng)航天飛機(jī)回收時與大氣層發(fā)生劇烈摩擦,產(chǎn)生上萬度的高溫會使天線罩(即 BN)中的易電離雜質(zhì)發(fā)生電離,由此產(chǎn)生的電流嚴(yán)重干擾通訊信號,會造成航天飛機(jī)與地面聯(lián)系的中斷,形成航天飛機(jī)回收時無法避免的“黑障”時間。氮化硼(BN)是制作航天飛機(jī)天線罩的材料,氮化硼的純度關(guān)系著航天飛機(jī)回收時“黑障”時間的長短。

氮化硼是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的晶體,問世于 100 多年前,早的應(yīng)用是作為高溫潤滑劑的六方氮化硼,不僅其結(jié)構(gòu)而且其性能也與石墨極為相似,且自身潔白,所以俗稱:白石墨。它具有摩擦系數(shù)低、高溫穩(wěn)定性好、耐熱震性好、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)較低、電阻率大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線等特性,可用作航天航空中的熱屏蔽材料和其他高科技領(lǐng)域。

 

然而,自氮化硼被發(fā)現(xiàn)以來,雖然每年有很高的產(chǎn)量,可國內(nèi)外卻從未有過氮化硼中雜質(zhì)元素檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法。做為航天工業(yè)的重要材料,對氮化硼中金屬雜質(zhì)元素的準(zhǔn)確測定是解決航天飛機(jī)天線罩技術(shù)問題的關(guān)鍵。安捷倫和清華大學(xué)分析測試中心齊心協(xié)力開發(fā)了氮化硼中雜質(zhì)元素的測試方法,通過大量的樣品從前處理方法到儀器參數(shù)條件的確認(rèn)摸索和反復(fù)的方法實(shí)驗(yàn),終使用安捷倫 ICP-OES(電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀)成功地建立了氮化硼中雜質(zhì)元素的測試方法,并成為國家標(biāo)準(zhǔn)方法,即:

GB/T 34003-2017《氮化硼中雜質(zhì)元素測定方法》,該方法已于 2017 年 7 月 12 日發(fā)布,并將于 2018 年 2 月 1 日開始實(shí)施。

 

該方法的開發(fā)保證了制作航天飛機(jī)天線罩所采用的氮化硼純度,使我國航天飛機(jī)回收時的“黑障”時間從 30 到 40 分鐘,降到 10 分鐘左右。正是由于安捷倫和清華大學(xué)的緊密合作、自主創(chuàng)新,*該高科技材料檢測技術(shù)空白,支持了加工工藝進(jìn)步,擺脫了對進(jìn)口材料的依賴,振興民族工業(yè)。

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