文档介绍：关于制订我国《材料科学技术发展战略》的思考
师昌绪
2003年11月
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材料的重要性
人类进步的里程碑
石器、青铜、钢铁(工业革命)、硅(信息时代)
现代文明三大支柱(信息、能源、材料)(70年代)
高技术产业的先导和基础
前言
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以宇航材料为例
航空—大气层内,涡轮
航天—火箭、飞船、卫星
空天—涡轮-冲压-涡轮
对材料要求:
高比强度、高比刚度
飞行器每减重1公斤所得经济效益随飞行速度增加而增加
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飞行速度
▲航天飞机
▲同步轨道卫星
▲近地轨道卫星
▲超音速飞机
▲垂直起落机
▲战斗机
▲波音707
▲民航
▲客机
▲运输机
▲直升飞机
▲小型民用飞机
结构减重所取得经济效益(相对值)
Boeing747每减重1Kg年盈利增加$2000
100 101 102 103 104 105
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航空发动机发展历程
发展阶段
定型
年代
推重比
增压比
压气机出口温度(℃)
涡轮前温度(℃)
涵道比
Ⅱ
1960-1976
<7
<20
425
<1250
2-3
Ⅲ
1977-1997
7-9
20-30
590
1350-1500
5-6
Ⅳ
1993-2010
9-11
35-40
695
1550-1750
8-9
Ⅴ
2010-
15-20
65-75
765
1800-2100
12-15
2. 耐高温
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火箭喷管和导弹再入时表皮温度都是超高温(>2000℃),用高温材料W-Cu、石墨、C/C复合材料等
卫星、载人飞船、空间站有关材料
环境恶劣:高真空、电离层、地磁场、宇宙线、太阳电磁辐射、微流星、空间垃圾…….
关键部件:
展开式天线(6m)
大型太阳能电池阵
大型承力筒(复合材料)
防热技术(~1200℃):C/C,陶瓷瓦,隔热毡…..
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3. 高可靠性
飞机材料难度大—长寿命,反复使用,对发动机材料而言,热端2000小时,冷端4000小时;
飞船材料环境恶劣,易出故障:
1988年挑战者号失事-密封圈失灵;
2001年哥伦比亚号失事-隔热瓦破坏。
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建筑材料……………………………….1
汽车材料………………………….10
民航材料……………………1,000
军机材料……………… 1,500
空间材料…………..15,000
医用生物材料….50,000
相对价格
以效能为重点
以价格为重点
不同材料使用性能与价格关系(价格 VS 效能)
4. 材料性能要求高,价格更高
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我国正在制订的中长期科学技术规划(~2020年)
要求
具有全局性、长远性、前瞻性
三个密切结合:
经济社会发展,国家安全,可持续发展
指导思想
突出重点—有所为,有所不为
机构
领导小组:
温家宝、陈至立正副组长,办公室主任徐冠华
22人顾问组:周光召、宋健、朱光亚为召集人
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做法:
先设战略专题(20),后设重大科技专项
20个战略专题:
科技发展总体战略
科技体制改革与国家创新体系
制造业发展科技问题√
农业科技问题
能源、资源与海洋发展√
交通科技问题
现代服务业发展科技问题
人口与健康科技问题
公共安全科技问题
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