嫦娥六號(hào)首次月球背面“挖土”采用“金屬所制造”

6月2日至3日，嫦娥六號(hào)順利完成在月球背面南極-艾特肯盆地的智能快速采樣，并按預(yù)定形式將珍貴的月球背面樣品封裝存放在上升器攜帶的貯存裝置中。由金屬所研制的鋁基復(fù)合材料鉆桿和輕質(zhì)鋁合金取芯管在嫦娥五號(hào)獲得成功應(yīng)用后，本次在嫦娥六號(hào)首次月球背面采樣中繼續(xù)獲得成功應(yīng)用。

由金屬所材料制備與加工研究部馬宗義團(tuán)隊(duì)研制的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制造的月壤鉆桿是月球鉆取采樣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件。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%。

鉆桿內(nèi)部采用了金屬所特種合金研究部姜海昌團(tuán)隊(duì)研制的兩種輕質(zhì)異形鋁合金取芯管。為應(yīng)對(duì)月球背面取土，整體裝備的重量進(jìn)一步減輕，鋁合金管材的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，對(duì)材料性能和加工制備工藝提出了更嚴(yán)苛的要求。課題組克服了項(xiàng)目工期時(shí)間短、管材性能要求高、尺寸精度嚴(yán)苛、制造工藝復(fù)雜等一系列難題，突破了薄壁管材彈性回彈與尺寸精度之間的制約關(guān)系，利用新型高強(qiáng)鋁合金研制了具有輕量化結(jié)構(gòu)的外護(hù)管和芯管零部件，部件的性能和尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，為嫦娥六號(hào)月背自動(dòng)采樣任務(wù)提供保障。

鋁基復(fù)合材料鉆桿

輕質(zhì)鋁合金外護(hù)管和芯管