面向月面原位制造/建造的月壤成型利用技术综述

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作者 张日晗 王统才 +1 位作者 李亮 王功 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期815-830,共16页

月面资源原位利用技术对于我国月球探测任务的长期可持续发展具有重要意义,其中月面原位建造技术是月球基地建设和运维的支撑性技术,以月壤为原料的增材制造技术有望在未来月面原位建造/制造任务中发挥重要作用。本文针对国内外主要的... 月面资源原位利用技术对于我国月球探测任务的长期可持续发展具有重要意义,其中月面原位建造技术是月球基地建设和运维的支撑性技术,以月壤为原料的增材制造技术有望在未来月面原位建造/制造任务中发挥重要作用。本文针对国内外主要的月壤原位成型利用技术进行了详细调研及分类汇总,介绍了月表环境及月壤特性,从月面环境约束、月壤材料特性及工程实际需求出发,按照是否需要额外添加剂将月壤成型技术分为直接成型利用和间接成型利用两类技术,分别从技术原理、预处理方法、添加物种类、工艺条件、设备类型、成型速度、成型精度、能耗及后处理方法等方面阐述了相关技术及其优缺点,并且从未来月球探测任务中月面原位制造/建造的需求出发,结合各项技术的特点及不同的应用场景,提出了月壤原位成型利用技术的发展前景及应用建议。 展开更多

关键词 月壤成型 月面资源原位利用技术 增材制造 月球任务

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微波电子回旋共振等离子体阴极电子束的实验研究 被引量：2

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作者 李亮 刘亦飞 +5 位作者 陈龙威 王功 刘鸣 任兆杏 刘兵山 赵光恒 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期21-27,共7页

介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果,该系统包括微波ECR等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸,实验研究了微波ECR等离子体阴极电子束的流强、聚束性... 介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果,该系统包括微波ECR等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸,实验研究了微波ECR等离子体阴极电子束的流强、聚束性能等随电子束系统工作条件的变化。结果表明:微波输入功率越高、引出电压越高,引出电子束流强越大;工作气压对电子束流强的影响较复杂,随气压增加呈现出先降低后升高的特点;在7×10-4Pa的极低气压下电子束流强可达75m A,引出电压9kV;能量利用率可达0.6;调整聚焦线圈的驱动电流,电子束的束斑直径从20mm减小到13mm,电子束流强未有明显变化。 展开更多

关键词 微波回旋共振 等离子体阴极 电子束

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激光功率对一种新型增材制造专用镍基高温合金显微组织和拉伸性能的影响 被引量：3

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作者 吴彬 梁静静 +3 位作者 周亦胄 杨彦红 李金国 孙晓峰 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期1124-1143,共20页

研究在不同激光功率下某一新型增材制造专用高温合金的组织和拉伸性能。通过X射线衍射和电子扫描显微镜等手段,证实合金不含明显裂纹;合金组织由典型的定向生长非平衡凝固的枝/胞晶组织构成。枝晶间和枝晶干分别富集元素Nb、Si、Ti和Al... 研究在不同激光功率下某一新型增材制造专用高温合金的组织和拉伸性能。通过X射线衍射和电子扫描显微镜等手段,证实合金不含明显裂纹;合金组织由典型的定向生长非平衡凝固的枝/胞晶组织构成。枝晶间和枝晶干分别富集元素Nb、Si、Ti和Al、Cr、Co。当激光功率较低时,合金的胞状晶排列整齐,一次枝晶间距(PDAS)小,孔隙率大,强度高、伸长率低;随着激光功率的增加,PDAS增大,孔隙率降低,强度下降、伸长率提高;当激光功率更大时,Marangoni对流效应增强并对组织和性能产生独特的影响,导致合金的胞状晶排列趋于紊乱,同时PDAS减小,孔隙率较大,强度值较高、伸长率较低。合金小的PDAS有利于减弱元素微观偏析、细化组织、提高合金强度。拟合了PDAS和屈服强度(YS)的关系公式,探讨了合金组织中同心花样环的形成机制。 展开更多

关键词 Marangoni对流 熔池 激光功率 一次枝晶间距(PDAS) 偏析

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月面环境过程研究评述 被引量：3

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作者 李雄耀 李阳 +2 位作者 唐红 于雯 甘红 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期443-458,共16页

月球在停止强烈地质活动后,持续了30多亿年的月面环境过程,虽破坏了月球早期岩浆洋演化和撞击事件的原始信息,但也很好地将这一过程信息刻录到了月表物质和月面环境现象中。一方面,长期的太空风化过程形成了月壤颗粒特有的表层微观结构... 月球在停止强烈地质活动后,持续了30多亿年的月面环境过程,虽破坏了月球早期岩浆洋演化和撞击事件的原始信息,但也很好地将这一过程信息刻录到了月表物质和月面环境现象中。一方面,长期的太空风化过程形成了月壤颗粒特有的表层微观结构、np Fe0、Fe-Si化合物及矿物水等;另一方面,这些特性又是影响月球表面热环境及尘埃环境的重要因素。在当前月球探测快速推进的形势下,工程实施迫切需要更系统地认识月面环境过程,而我国嫦娥五号任务将实现月球采样返回,也将是开展月面环境过程研究的重要契机。为此,本文总结了月面环境过程研究的现状,分析了存在的主要问题和未来研究的方向。 展开更多

关键词 月球 环境过程 太空风化 静电迁移 月壤

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小行星表面有机物的红外光谱探测方法 被引量：1

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作者 唐红 周传娇 +4 位作者 李雄耀 刘建忠 莫冰 于雯 曾小家 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期117-126,共10页

小行星的有机物记录了太阳系早期有机物的形成发展历史,为地球早期生命前体出现的研究提供了重要依据,对于研究生命起源和演化具有重要意义。本文综合分析了小行星表面可能存在的有机物成分、种类及其赋存状态,利用红外光谱开展地面模... 小行星的有机物记录了太阳系早期有机物的形成发展历史,为地球早期生命前体出现的研究提供了重要依据,对于研究生命起源和演化具有重要意义。本文综合分析了小行星表面可能存在的有机物成分、种类及其赋存状态,利用红外光谱开展地面模拟实验,探讨有机物的红外光谱特征及其影响因素。结果表明,不同类型有机物的红外光谱特征与其类型、结构、温度和压力等有关。研究确定了小行星表面主要有机物的红外光谱识别标志,初步提出了小行星有机物红外光谱探测仪器的基本指标参数。 展开更多

关键词 小行星 有机物 红外光谱 探测方法

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烧结温度对3D打印硅基陶瓷型芯表面形貌及粗糙度的影响 被引量：4

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作者 李乔磊 顾玥 +4 位作者 于雪华 张朝威 邹明科 梁静静 李金国 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期325-332,共8页

单晶高温合金空心叶片是航空发动机的重要部件,其内腔结构是采用陶瓷型芯制备的。随着航空发动机推重比提高,型芯结构越来越复杂,传统制备工艺受限,光固化3D打印陶瓷型芯技术为复杂结构型芯的制备提供了一种可行方案。为了改善光固化3D... 单晶高温合金空心叶片是航空发动机的重要部件,其内腔结构是采用陶瓷型芯制备的。随着航空发动机推重比提高,型芯结构越来越复杂,传统制备工艺受限,光固化3D打印陶瓷型芯技术为复杂结构型芯的制备提供了一种可行方案。为了改善光固化3D打印陶瓷型芯因台阶效应导致的表面粗糙度较大的问题,本研究利用固含量体积分数63%的硅基型芯浆料进行光固化3D打印型芯,并在1100~1300℃对型芯素坯进行烧结,对烧成的硅基陶瓷型芯的微观结构、元素分布、相组成、型芯打印面和打印堆积方向的表面形貌和粗糙度进行分析。研究发现型芯打印面平整,无明显表面缺陷,1100、1200和1300℃烧结型芯的打印面粗糙度分别为1.83、1.24和1.44μm;片层堆积方向的表面有片层结构特征,片层间出现微裂纹,1200℃以上烧结的型芯表面粗糙度达到空心叶片使用要求(R;≤2.0μm)。结果表明不同烧结温度会改变型芯烧结过程中的液相含量、莫来石生成量、莫来石生成形态和颗粒间玻璃相的分布,从而对光固化3D打印硅基陶瓷型芯的表面粗糙度产生明显影响。光固化3D打印陶瓷型芯技术结合烧结工艺能制备出满足先进空心叶片用硅基陶瓷型芯表面要求的粗糙度。 展开更多

关键词 光固化3D打印 陶瓷型芯 表面形貌 粗糙度

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辉石颗粒的辐射带电特性 被引量：4

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作者 张海彬 李雄耀 金宏 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期365-371,共7页

尘埃颗粒带电是月球表面和太阳系空间环境中普遍存在的现象,是理解月球辉光成因、深入认识月球尘埃环境等的重要基础。本文以月壤和宇宙尘中具有代表性的辉石颗粒为对象,在电子枪辐射模拟环境中开展带电实验研究,发现微米大小的颗粒带... 尘埃颗粒带电是月球表面和太阳系空间环境中普遍存在的现象,是理解月球辉光成因、深入认识月球尘埃环境等的重要基础。本文以月壤和宇宙尘中具有代表性的辉石颗粒为对象,在电子枪辐射模拟环境中开展带电实验研究,发现微米大小的颗粒带电量约在105~108e之间,1~5μm的辉石颗粒最容易发生带电运动,产生带电运动颗粒的带电量随着颗粒大小的增大而增大,相近大小的颗粒由于堆积情况不同也存在较大差异。根据辉石颗粒的最大带电量拟合可以得出其最大吸附带电量与颗粒大小成幂指数关系,并与辐射电子能量有关。最后,通过实验数据的拟合,给出了月球辐射环境中尘埃颗粒最大电量模型,并根据实际月球表面情况推测了带电尘埃颗粒的迁移高度特征,发现月面尘埃颗粒的带电运动绝大部分发生在几百米的近月表空间。 展开更多

关键词 辉石 带电 颗粒大小 迁移高度 月球

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矿化剂对陶瓷型芯性能的影响 被引量：2

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作者 陈天赐 李乔磊 +3 位作者 张辉 张朝威 梁静静 李金国 《铸造》 CAS 北大核心 2022年第10期1262-1270,共9页

高温合金空心叶片是航空发动机和燃气轮机的关键部件,而陶瓷型芯是形成叶片空心内腔的过渡部件,其性能直接影响空心叶片的精度和成品率。目前,高温合金叶片内腔冷却流道日益复杂,对陶瓷型芯的性能提出了更高要求,亟需研究综合性能更加... 高温合金空心叶片是航空发动机和燃气轮机的关键部件,而陶瓷型芯是形成叶片空心内腔的过渡部件,其性能直接影响空心叶片的精度和成品率。目前,高温合金叶片内腔冷却流道日益复杂,对陶瓷型芯的性能提出了更高要求,亟需研究综合性能更加优良的陶瓷型芯。概述了国内外矿化剂对陶瓷型芯性能的影响规律,归纳了矿化机理,综述了目前的研究现状,对未来矿化剂增强陶瓷型芯性能的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 陶瓷型芯 矿化剂 矿化机理 性能

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基于铂热电阻的高温检测系统设计与优化 被引量：18

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作者 霍钰 王功 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第4期108-110,共3页

为了实现基于金属铂材料制作的热电阻温度传感器在高温测量环境下实现对温度数据的高精度测量,提出一种基于优化电路参数及阻温方程参数的温度检测系统设计方案。设计利用恒压源电路,获得稳定的理想电压,通过不平衡电桥差分放大电路和... 为了实现基于金属铂材料制作的热电阻温度传感器在高温测量环境下实现对温度数据的高精度测量,提出一种基于优化电路参数及阻温方程参数的温度检测系统设计方案。设计利用恒压源电路,获得稳定的理想电压,通过不平衡电桥差分放大电路和二阶有源滤波电路得到理想采集信号;设计优化了电路参数,校正了铂热电阻因高温产生的非线性。通过熔融沉积成型(FDM) 3D打印喷头实验平台,验证了设计方案的有效性,实现了在高温测量环境下对温度数据高精度测量的目的。 展开更多

关键词 热电阻 惠斯登桥 温度测量 优化设计 线性拟合

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陶瓷光固化成型技术的应用与展望 被引量：16

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作者 顾玥 王功 +2 位作者 段文艳 刘兵山 李珊 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期867-877,共11页

陶瓷材料具有强度高、抗压强度大、耐磨性、耐酸碱性等优异性能,是现代技术发展不可或缺的材料,但传统的陶瓷加工方法难以满足个性化、轻量化、复杂化的需求。增材制造技术作为一种新型成型方法,具有广泛的应用前景。光固化三维打印技... 陶瓷材料具有强度高、抗压强度大、耐磨性、耐酸碱性等优异性能,是现代技术发展不可或缺的材料,但传统的陶瓷加工方法难以满足个性化、轻量化、复杂化的需求。增材制造技术作为一种新型成型方法,具有广泛的应用前景。光固化三维打印技术是增材制造技术的一种,具有精度高、成型速度快等优点。本文讨论了几种常用的光固化打印方法以及其在陶瓷型芯、吸波材料、透波材料和其它方面的应用,并对今后陶瓷光固化三维打印技术的前景与应用进行了展望。 展开更多

关键词 陶瓷 光固化 三维打印 增材制造

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月表太阳风成因水的研究现状和意义 被引量：3

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作者 曾献棣 唐红 +2 位作者 李雄耀 欧阳自远 王世杰 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期473-482,共10页

水是生命活动的基础,也是天体演化的重要部分。月球一直被认为是"无水"星体,但这一观点被最新的研究成果推翻。月球遥感红外光谱和Apollo样品分析结果均证实了月球表面能通过太阳风质子与月壤矿物相互作用来产生OH甚至是H2O... 水是生命活动的基础,也是天体演化的重要部分。月球一直被认为是"无水"星体,但这一观点被最新的研究成果推翻。月球遥感红外光谱和Apollo样品分析结果均证实了月球表面能通过太阳风质子与月壤矿物相互作用来产生OH甚至是H2O。为探讨其反应过程,相关理论分析和离子注入模拟实验等研究已逐步开展。但是,目前对于太阳风成因水的成因机制,形成时的影响因素,产生后在月表的赋存、迁移和保留机制仍缺乏系统研究。针对这些问题,未来立足于嫦娥五号样品分析,建立月球表面太阳风成因水的形成和迁移运动的模型将会是推进月球水研究的重要部分。这不仅能为月球水资源开发利用提供线索,还可能为太阳系内其他无大气类地行星水来源和演化研究提供参考。<正>北京100049;3.中国科学院太空制造技术重点实验室,北京100094;4.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550081) 展开更多

关键词 月球水 太阳风 红外光谱 月壤 离子注入实验

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