嫦娥六號首次月球背面“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合材料鉆桿和輕質(zhì)鋁合金取芯管在嫦娥五號獲得成功應用后，本次在嫦娥六號首次月球背面采樣中繼續(xù)獲得成功應用。

由金屬所材料制備與加工研究部馬宗義團隊研制的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料制造的月壤鉆桿是月球鉆取采樣機構(gòu)中的關(guān)鍵部件。團隊通過研發(fā)鋁基復合材料大尺寸坯錠及多道次變形加工工藝，研制出高強韌鋁基復合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實現(xiàn)材料性能和穩(wěn)定性的大幅提升。尤其針對鉆桿用材開展材料高取向微觀結(jié)構(gòu)設計，在保證耐磨性的同時，實現(xiàn)材料高強塑性匹配，先后突破了復合材料內(nèi)孔高精度、高直線度加工、熱處理強化與矯直等關(guān)鍵技術(shù)，研制的鉆桿耐磨性和強度可與鋼材媲美，實現(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隊研制的兩種輕質(zhì)異形鋁合金取芯管。為應對月球背面取土，整體裝備的重量進一步減輕，鋁合金管材的結(jié)構(gòu)設計非常復雜，對材料性能和加工制備工藝提出了更嚴苛的要求。課題組克服了項目工期時間短、管材性能要求高、尺寸精度嚴苛、制造工藝復雜等一系列難題，突破了薄壁管材彈性回彈與尺寸精度之間的制約關(guān)系，利用新型高強鋁合金研制了具有輕量化結(jié)構(gòu)的外護管和芯管零部件，部件的性能和尺寸滿足設計要求，為嫦娥六號月背自動采樣任務提供保障。

鋁基復合材料鉆桿

輕質(zhì)鋁合金外護管和芯管