航天工程是一項(xiàng)高度技術(shù)化的工程，航空航天材料是指在航空航天領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的材料，其主要特點(diǎn)是具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫和耐腐蝕等性能。這些材料在航空航天領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用，需要對(duì)航空航天材料進(jìn)行精密檢測，確保材料性能滿足航空器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)載設(shè)備等關(guān)鍵部件的嚴(yán)格要求。

一、航天航空材料的發(fā)展歷程：

在早期的航空航天工程中，主要采用的是金屬材料，如鋁合金等。這些材料具有優(yōu)良的機(jī)械性能和成型性能，但是密度較大，容易受到腐蝕、耐用性等問題的影響。隨著科技的進(jìn)步和航天需求的增加，航空航天工程開始采用更加*的材料，如高分子材料和復(fù)合材料。在未來，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展和需求的不斷增加，航空航天材料還將迎來更加廣闊的發(fā)展前景。

• 高分子材料是一種具有高分子結(jié)構(gòu)的材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕等特點(diǎn)。在航空航天工業(yè)中，高分子材料主要用于制造飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼等零部件。例如，波音787飛機(jī)的機(jī)身就是采用了大量的碳纖維增強(qiáng)塑料制造而成的。這種材料不僅具有較高的強(qiáng)度和剛度，而且密度比鋁合金低約20%-30%，可以大大降低飛機(jī)的重量和燃油消耗。

• 復(fù)合材料是一種由兩種或兩種以上材料組成的材料，具有優(yōu)異的性能和多種功能。在航空航天工程中，復(fù)合材料被廣泛用于制造飛機(jī)、火箭等載具的結(jié)構(gòu)材料。例如，美國的F-22戰(zhàn)斗機(jī)就采用了大量的復(fù)合材料制造而成，這種材料不僅具有較高的強(qiáng)度和剛度，而且可以抵御高溫和高速氣流的侵蝕。

• 除了高分子材料和復(fù)合材料之外，還有一些其他的材料也被廣泛應(yīng)用于航空航天工程。例如，超導(dǎo)材料可以用于制造飛行器的電磁系統(tǒng)，具有高效節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。納米材料可以用于制造高強(qiáng)度、高韌性的零部件，具有優(yōu)異的力學(xué)和物理性能。

二、航天航空材料的精密測量需求：

摩擦磨損后的三維形貌檢測：

航天航空領(lǐng)域?qū)Σ牧系陌踩砸蠓浅８?。摩擦磨損是材料在摩擦接觸中產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致材料的表面磨損和損傷。

• 安全性：對(duì)材料的表面粗糙度以及三維形貌進(jìn)行精密測量，可以幫助評(píng)估材料的耐磨性，確保材料在使用過程中不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重影響安全性的磨損，從而保證飛行器的安全性能。

• 壽命預(yù)測：航天航空器的使用壽命是有限的，材料的摩擦磨損是導(dǎo)致壽命縮短的一個(gè)重要因素。通過對(duì)摩擦磨損的材料進(jìn)行精密測量，可以預(yù)測材料的壽命，及時(shí)采取維修和更換措施，延長飛行器的使用壽命。

• 材料優(yōu)化：航天航空材料的優(yōu)化是提高飛行器性能和效率的關(guān)鍵。通過對(duì)摩擦磨損的精密測量，可以評(píng)估不同材料的磨損性能，選擇最合適的材料，提高飛行器的性能。

下面是白光干涉儀AM-7000系列檢測合金墊片微動(dòng)摩擦磨損后的三維形貌案例：

超光滑元件的表面粗糙度/光滑度以及曲率：

在精密光學(xué)領(lǐng)域，一般把Ra值＜0.3nm的元件稱為超光滑（超滑）元件。

• 減小氣動(dòng)阻力：在航空航天領(lǐng)域中，氣動(dòng)阻力是一個(gè)重要的問題。表面光滑度越高，氣動(dòng)阻力越小，同時(shí)搭配合適曲率的超光滑元件，能夠提高飛行器的速度和燃油效率。因此，需要對(duì)超光滑元件材料進(jìn)行曲率、表面光滑度檢測，確保符合設(shè)計(jì)要求。

• 精密加工控制：超光滑元件通常需要經(jīng)過精密加工才能實(shí)現(xiàn)，因此需要進(jìn)行超光滑元件的曲率、表面粗糙度及三維形貌各個(gè)參數(shù)的測量，確保精密加工的控制精度符合要求，從而保證加工質(zhì)量和效率。

• 表面質(zhì)量評(píng)估：超光滑元件通常需要進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，以確保表面的粗糙度、曲率等參數(shù)符合要求。此時(shí)需要精度達(dá)到亞納米級(jí)的精密測量儀器進(jìn)行檢測。

下面是白光干涉儀AM-7000系列檢測超光滑透鏡的表面粗糙度案例：

激光加工、精加工部件的尺寸測量、三維形貌檢測：

• 尺寸測量：航天航空材料的尺寸精度要求非常高，激光加工可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的微米級(jí)尺寸加工。精密測量可以對(duì)加工后的尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確測量，評(píng)估加工精度，確保尺寸符合設(shè)計(jì)要求。

• 質(zhì)量控制：精密測量可以幫助監(jiān)測激光加工過程中的加工質(zhì)量，確保加工結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，避免加工缺陷和質(zhì)量問題。激光加工會(huì)對(duì)材料表面產(chǎn)生熱影響和熔融現(xiàn)象，影響材料的表面質(zhì)量。精密測量可以對(duì)激光加工后的材料表面進(jìn)行評(píng)估，檢測表面缺陷、熔融區(qū)域等問題，確保材料表面質(zhì)量達(dá)到要求。

• 加工工藝優(yōu)化：航天航空材料的激光加工工藝需要不斷優(yōu)化，以滿足不同材料和加工要求。精密測量可以對(duì)加工工藝進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，提高加工質(zhì)量和效率，推動(dòng)激光加工技術(shù)在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

下面是金屬墊片激光刻蝕后的臺(tái)階以及墊片中間加工部位形貌的檢測案例：

涂層、薄膜厚度檢測：

• 保護(hù)性能評(píng)估：涂層、薄膜通常在航天航空領(lǐng)域中起到保護(hù)的作用，例如防腐蝕、耐高溫、耐磨損等。涂層的保護(hù)性能與其厚度密切相關(guān)，因此精密測量涂層厚度可以幫助評(píng)估涂層的保護(hù)性能是否符合要求。

• 材料性能優(yōu)化：涂層、薄膜的性能通常與其厚度有關(guān)，如：某些涂層或薄膜的熱隔離性能隨著厚度的增加而增強(qiáng)。通過精密測量涂層厚度，可以評(píng)估不同厚度對(duì)性能的影響，從而優(yōu)化涂層和薄膜的厚度，使其達(dá)到預(yù)期性能。

• 質(zhì)量控制：涂層和薄膜的厚度是一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，厚度的偏差可能會(huì)導(dǎo)致性能的變化。精密測量涂層厚度可以幫助監(jiān)測涂層制備過程中的質(zhì)量，確保涂層厚度符合設(shè)計(jì)要求，避免涂層質(zhì)量問題。

• 精密涂層、薄膜制備：精密測量涂層和薄膜厚度可以控制厚度的均勻性和一致性，提高涂層和薄膜的質(zhì)量和性能。

聚酰亞胺（PI）薄膜通常具有抗輻射力、耐高溫性、耐低溫性、高透明度、低吸濕性、低介電常數(shù)和低介電損耗等特點(diǎn)，在航天航空領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。下面是薄膜厚度測量儀AF-3000系列檢測PI膜厚度的案例：