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　　高性能難熔合金是戰(zhàn)略性、特種稀有金屬材料，熔點通常超過2000攝氏度，具有“超高溫、高活性”等特征，在高溫下具有良好的熱學(xué)、力學(xué)服役性能，因此常被用于制造高溫、高速、高壓等關(guān)鍵部件。但在地面環(huán)境下的難熔合金研究長期受重力、容器等條件制約，難熔合金液態(tài)性質(zhì)的精確測定與快速凝固合成制備存在困難，中國空間站無容器材料實驗柜提供的“無容器+長時微重力”環(huán)境，為高性能難熔合金研究另辟蹊徑。

　　中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員、應(yīng)用發(fā)展中心主任張偉介紹：“無容器材料實驗柜是天和核心艙內(nèi)三大科學(xué)實驗柜之一，利用靜電場所提供的電場力，使材料樣品在真空環(huán)境中保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，避免了與容器壁接觸的影響，加熱溫度可達(dá)3000攝氏度，可進(jìn)行金屬、非金屬等無容器深過冷凝固和熱物理性研究。”

　　2021年4月以來，魏炳波院士團(tuán)隊制備的10余種數(shù)百個高性能難熔合金樣品，通過核心艙和天舟貨運飛船上行后，先后在中國空間站無容器材料實驗柜進(jìn)行了6批次在軌實驗，成功完成了難熔合金微重力條件下的靜電懸浮、加熱熔化、降溫、過冷、凝固、熱物理性質(zhì)測定等重要實驗，4批次難熔合金已搭乘神舟飛船返回地面。

　　“中國空間站提供了出色而穩(wěn)定的微重力環(huán)境，我們通過對最早一批返回的鈮合金、鋯合金、鈦合金開展研究，獲取了超高溫狀態(tài)下難熔合金的液態(tài)密度、熱膨脹系數(shù)、熱輻比等關(guān)鍵性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了一系列有重要科學(xué)價值的新成果，多個研究成果發(fā)表在材料領(lǐng)域重要期刊上。”團(tuán)隊骨干成員、西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授王海鵬說。

　　“這些成果主要包括，發(fā)現(xiàn)了微重力液滴凝固的渦旋型特殊組織結(jié)構(gòu)，闡明了微重力凝固收縮的動力學(xué)規(guī)律，揭示了微重力和無容器共同作用下共晶合金解耦生長的內(nèi)在機(jī)理，實現(xiàn)了太空環(huán)境凝固合金的微觀組織與宏觀形態(tài)的雙調(diào)控等。”王海鵬說，未來團(tuán)隊正在計劃開展自然界中熔點溫度最高的金屬鎢及其合金的太空環(huán)境合成研究，這將成為空間難熔合金材料研究的新高地。