【材料日报】战术固体火箭发动机首...

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新材料国际发展趋势高层论坛
International Forum on Advanced Materials
“高性能纤维及复合材料
国际论坛” 即将开幕
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轨道ATK演示首个使用增材制造部件的战术固体火箭发动机
2017年10月31日，全球领先的航空航天和国防技术领导者轨道ATK公司（纽约证券交易所代码：OA）宣布其已经完成了一系列静态测试，其中有一个使用增材制造技术（俗称3D打印技术）制备核心金属部件的战术固体火箭发动机原型。

这些测试标志着在战术火箭发动机中装配3D打印的复杂火箭喷口和盖板的首个工业演示。

该发动机是由美国陆军航空及导弹研发工程中心（AMRDEC）（位于阿拉巴马州Redstone市）开发。

它采用了前沿材料技术，旨在提高下一代反坦克导弹系统的性能和安全性。

原型推进发动机采用高强度石墨环氧树脂复合外壳、低敏最小化识别（无烟）火箭推进剂，以及3D打印组件。

原型机的组装和测试在轨道ATK公司位于西弗吉尼亚州火箭中心的战术推进和军械设备设施中进行。

测试成功验证了推进发动机和组件在-26度至+145华氏度的整个工作温度范围内的性能，紧密匹配于测试前预测值和所有的测试目标。

3D打印的单件高强度钢火箭喷嘴和盖板结构有望通过显著减少当前系统的零件数量和制造复杂性来提高系统的成本可担负性。

此外，在原型测试中使用的穿孔火箭发动机点火器罩和喷口耐候密封也是使
用增材制造技术制备的。

作为陆军导弹科技企业目标的一部分，轨道ATK和AMRDEC开发了这款原型机，以进行新兴材料技术的演示和成熟化。

轨道ATK预期将在最近获得的火箭推进技术II研发合同下，在未来5年中继续这项工作。

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使用“无序”材料制造锂电池正极材料的重大进展
美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室近日发布消息，该校的研究人员报告了使用“无序”材料制造正极材料的重大进展，认为这是一种有希望的新型锂电池材料。

▲伯克利实验室研究员Gerd Ceder
在本月发表于《自然通讯》和《物理评论快报》的两篇论文中，由Gerbrand Ceder领导的团队提出了一套制备新型无序材料的规则，这一过程已经经过反复试验。

他们还发现了一种掺入氟的方法，这使得材料更加稳定并具有更大的容量。

锂电池中的正极材料通常是“有序的”，这意味着锂和过渡金属原子被排列在整齐的层中，只允许锂在层外和层内移动。

几年前，Ceder的小组发现某些类型的无序材料可以储存更多的锂，给电池提供更高的容量。

使用无序材料的另一个优点是能够避免使用钴，这是一种有限的资源。

通过转到研究无序的岩盐，电池设计者可以自由使用更广泛的化学物质。

例如，无序材料可由铬、钛和钼制成。

《自然通讯》的文章“减少氧气损失以改善高容量阳离子无序正极材料的循环性能”报道了另一个重大进展，这表明无序材料可以被氟化，这与其他电池材料不同。

氟化具有两个优点：它使电池具有更多的容量，并使材料更稳定。

在电池中，稳定性的提高将使装置具有较长的循环寿命，并且不易燃。

现在，他们已经展示了这一概念，Ceder计划通过尝试为材料添加更多的氟来继续这项研究。

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机械性能显著提高的阻燃镁合金挤压型材料
2017年11月1日，日本NEDO与新构造材料技术研究组合成员产业技术综合研究所（产综研）、不二轻金属株式会社以及委托方户畑制作所在对比传统方法的基础上，成功制作出机械性能显著提高的阻燃镁合金挤压型材。

此技术详情将在2017年11月4日至5日宇都宫大学主办的轻金属学会第133届秋季大会中公布。

镁合金是实用金属中最轻的金属，由于具有优秀的比强度，与碳纤维增强塑料（CFRP）共同作为下一代结构材料得到了广泛关注。

镁合金易燃且难加工，但是与传统的通用结构材料——铝合金相比具有一定的缺点。

而添加钇与钕等稀土材料就可以有效改善这些缺陷。

但是，稀土材料的添加就会造成成本增加，应用范围也会受到限制。

因此，为了应用到铁道运输部件材料等领域，就需要开发出具有优异阻燃性和加工性的镁合金。

NEDO项目为了克服可燃性和难加工性等缺点，正在开发一种无稀土镁合金。

并通过控制镁合金的结构来提高材料的强度、延展性和阻燃性。

在传统铸造的热处理技术中，在制造阻燃性镁合金时，由于挤压材料（钢坯）内部会生成结晶物而被破坏，不能获得高强度和延展率。

因此，通过利用产综研的结构控制技术、不二轻金属的挤压技术、以及户畑制作所的铸造技术相结合，成功开发了一种能使结晶材料球化和硬化的新型热处理技术。

实验证明，此次开发的新型热处理技术表现出与常规方法生产的通用型阻燃镁合金几乎相同的拉伸强度，延展率多出50%，且实现了优异的强度和延展性之间的平衡。

通过此技术，切实从根本上推进了铁道运输工具的轻量化，并减少二氧化碳的排出量。