合金定向凝固第二阶段实验将开启 看中国空间站如何助力材料研究

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在金属材料研究领域，单晶高温合金被视为制造航空发动机和燃气轮机叶片的关键材料。然而，为了探索制备更出色合金材料的途径，中国空间站携带了两件铝硅合金样品进入太空，这一举动在材料科学领域引起了广泛关注。

这些铝硅合金样品于2022年随着梦天舱的发射进入太空，而后的6月，一件样品随神舟十五号返回地面，中国科学院金属研究所的科研人员开始对这件样品进行对比分析研究，以期揭示重力在合金凝固过程中的作用。

近日，来自中国科学院金属研究所的研究团队进行了一项引人瞩目的工作，他们对神舟十五号带回的铝硅合金样品进行了初步解剖分析，同时也与地面上的同类实验样品进行了对比研究，旨在分析重力和微重力环境下合金样品的差异，进一步探究在凝固过程中重力的具体作用。

金属研究所的研究员罗兴宏表示，在表面上看，太空中的样品气泡较少，而地面上的样品则较多，然而在样品内部，情况却恰恰相反，这一新现象引发了研究人员的浓厚兴趣，他们计划深入研究这一现象。

铝硅合金的凝固过程与单晶高温合金存在一定的相似性，而其制备过程中的缺陷，如疏松和成分偏析，与重力引发的浮力对流密切相关。

为了解决这些合金凝固缺陷，科研人员进行了合金定向凝固对比实验，以揭示重力在单晶合金凝固中的作用及相关机理。罗兴宏指出，研究团队在地面上准备了一个与太空中样品完全相同的实验，只是重力条件不同，通过对比分析，他们试图剖析重力在合金结构和成分分布方面的影响，以便更好地利用重力效应来制备优质材料。

值得一提的是，中国空间站的合金材料定向凝固实验分为两个阶段。

目前，实验正处于第一阶段，而未来，将会有更多不同类型的合金材料进入第二阶段实验，以全面测试这些合金在重力和微重力环境下的差异。金属研究所计划引入新型炉子，使实验温度达到更高，以便进行更真实的单晶合金实验，这将有助于更深入地了解合金凝固过程。

此外，除了铝硅合金的实验，金属研究所还计划使用其他实验方法和不同的合金材料，以拓展研究范围。

罗兴宏表示，随着中国空间站项目的进行，他们还将进行铝铜合金的实验，并尝试利用X射线透视等方法，实时观察合金晶体的生长过程以及形态的演变。通过在不同阶段开展不同合金材料的实验，研究人员旨在深入研究重力和微重力环境下合金的行为，以期提高单晶合金的性能，为航空发动机等领域的应用创造更为优越的材料。

综上所述，中国科学院金属研究所的科研团队正在通过对比分析太空中的铝硅合金样品与地面实验样品，揭示重力在合金凝固过程中的作用。