1. 成果简介    

开展空间材料科学地面模拟技术研究是在我国空间站时代关键发展时期的“地面画龙”，是“空间实验点睛”的重要支柱，还支撑着空间材料科学领域的可持续发展。此背景下，在国家自然科学基金联合重点项目和培育项目、航空基金、陕西省杰青基金等资助下，通过十六年的奋斗，阮莹教授团队自主设计研制成功了“多功能集成式空间材料加工实验方法与装置”。

该科技成果主要应用于空间材料科学领域，具有五方面研究用途：(1) 多重无容器处理条件下各种新型金属材料制备；(2) 电磁场中悬浮液态金属材料的振荡流动和形核生长研究；(3) 液态金属材料的热物理性质变化规律；(4) 空间模拟环境中金属材料的加工成形；(5) 空间材料实验设计分析与空间制造技术研发。

该成果申请和授权国家发明专利11项，发表SCI收录论文20篇，参编学术专著1部。该空间材料实验装置的研制成功有力促进了我国空间材料科学领域的更好发展，为空间站材料研究提供了重要的理论技术基础，为空间制造技术突破提供了前瞻性的技术支撑。

2. 技术功能

该新型科学实验装置采取一机双柜式布局，具有三段式结构和八个单元，是一台多功能、高精度的集成式空间材料加工实验装置。主要技术功能包括： (1)    电磁悬浮条件下金属材料的熔化与凝固；(2)    金属熔体浸浮深过冷处理；(3)    金属熔体形核过程实时记录与晶体生长速度测定；(4)    液态合金的热物理性质测定；(5)    微重力条件下大体积合金的快速凝固；(6) 空间模拟环境中液态金属的压铸和滴铸成形。

3. 关键技术与创新点 

(1) 发明了多种效应耦合的多重无容器处理技术；(2)  “电磁悬浮-物性测定-自由落体-快速凝固-加工成形-实时分析” 六功能集成技术；(3) “真空-温度-熔凝-振荡-量热-运动”实时交互并行的光电检测技术；(4) 实现大尺寸金属液滴微重力凝固的微型落管技术；(5) 空间模拟环境中的加工成形技术；(6) 面向不同研究需求的12种实验模式。

4. 技术指标

(1) 空间模拟方式：多重无容器处理；(2) 熔凝方式：电磁悬浮、自由落体、熔体浸浮、液淬；(3) 加工模式：压铸、滴铸；(4) 凝固动力学测定：晶体生长速度；(5) 热物理性质测定：液态金属表面张力和比热；(6) 最高真空水平：3.5´10^-5 Pa；(7) 最高加热温度：2300 K；(8) 悬浮样品尺寸：f5~20 mm；(9) 自由下落高度：0~1.35 m；(10) 微重力水平：10^-2g~10^-4g；(11) 压铸压力：40~200 N；(12) 压铸速度：0.4~1.6 ms^-1；(13) 样品工位数：8 个。