7 月 4 日，北京（记者孙自法）——7 月 4 日，据中国科学院空间应用工程与技术中心（空间应用中心）消息，承担中国载人航天工程空间应用系统的中国科学院空间应用中心获悉，近日，中国科学院院士、西北工业大学教授魏炳波团队在中国空间站开展的高性能难熔合金研究，成功取得难熔合金熔体的关键热物理性质等多项空间材料凝固制备科学新发现。这些发现有力推动难熔合金的研究从地面向太空拓展，为中国空间材料科学理论研究和新型高性能难熔合金材料制备奠定基础。
高性能难熔合金是一种战略性、特种稀有金属材料，熔点通常超过 2000 摄氏度，具有 ” 超高温、高活性 ” 等特点，在高温下拥有良好的热学和力学服役性能，常用于制造高温、高速、高压等关键部件。在地面环境中，难熔合金的研究长期受重力、容器等条件制约，难熔合金液态性质的精确测定和快速凝固合成制备困难重重。中国空间站提供的 ” 无容器 + 长时微重力 ” 环境，为高性能难熔合金研究开辟了新途径。
2021 年 4 月，无容器材料实验柜随中国空间站天和核心舱发射升空。中国科学院空间应用中心应用发展中心主任、研究员张伟表示，无容器材料实验柜是天和核心舱内三大科学实验柜之一，利用静电场所提供的电场力，使材料样品在真空环境中保持稳定悬浮状态，避免了与容器壁接触的影响。加热温度可达 3000 摄氏度，可进行金属、非金属等无容器深过冷凝固和热物理性研究。
之后，魏炳波院士团队制备了 10 余种数百个高性能难熔合金样品，在中国空间站无容器材料实验柜进行 6 批次在轨实验，成功完成了难熔合金微重力条件下的静电悬浮、加热熔化、降温、过冷、凝固和热物理性质测定等重要实验。其中，4 批次难熔合金已搭乘神舟飞船返回舱回到地面。
该团队骨干成员、西北工业大学教授王海鹏说，中国空间站提供了优异而稳定的微重力环境。通过对最早一批返回的铌合金、锆合金、钛合金开展研究，团队获得了超高温状态下难熔合金的液态密度、热膨胀系数、热辐比等关键性质，发现了一系列具有重要科学价值的新成果，多个研究成果发表在材料领域重要期刊上。
这些成果主要包括：发现了微重力液滴凝固的涡旋型特殊组织结构；阐明了微重力凝固收缩的动力学规律；揭示了微重力和无容器共同作用下共晶合金解耦生长的内在机理；实现了太空环境凝固合金的微观组织和宏观形态的双调控。
王海鹏透露，目前，团队正在计划开展自然界中熔点温度最高的金属钨及其合金的太空环境合成研究，这将成为空间难熔合金材料研究的新领域。
中国空间材料科学研究始于 1986 年的国家高技术研究发展计划（863 计划），但长期面临空间实验条件匮乏的难题。
作为中国载人航天工程空间材料科学领域的首席科学家，魏炳波院士出席中国科学院第二十一次院士大会后于会场接受媒体采访，他表示，中国空间站全面建成，为空间材料科学的进步创造了广阔的发展空间。
魏炳波院士指出，“未来，我们必定会取得更多领先全球的成果。我们将借助空间环境的独特优势，合成或制造出在陆地上难以获取的新型材料，并将其转化为全新的生产力，为建设科技强国做出更大贡献。”
