航天工程是一項高度技術(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，其主要特點是具有輕質(zhì)、高強度、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，需要對航空航天材料進行精密檢測，確保材料性能滿足航空器、航空發(fā)動機、機載設(shè)備等關(guān)鍵部件的嚴格要求。

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。隨著科技的進步和航天需求的增加，航空航天工程開始采用更加先進的材料，如高分子材料和復(fù)合材料。在未來，隨著科技的進一步發(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)、高強度、耐腐蝕等特點。在航空航天工業(yè)中，高分子材料主要用于制造飛機的機身、機翼等零部件。例如，波音787飛機的機身就是采用了大量的碳纖維增強塑料制造而成的。這種材料不僅具有較高的強度和剛度，而且密度比鋁合金低約20%-30%，可以大大降低飛機的重量和燃油消耗。
• 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、火箭等載具的結(jié)構(gòu)材料。例如，美國的F-22戰(zhàn)斗機就采用了大量的復(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。納米材料可以用于制造高強度、高韌性的零部件，具有優(yōu)異的力學和物理性能。

二、航天航空材料的精密測量需求：

1、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，會導致材料的表面磨損和損傷。

• 安全性：對材料的表面粗糙度以及三維形貌進行精密測量，可以幫助評估材料的耐磨性，確保材料在使用過程中不會發(fā)生嚴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致壽命縮短的一個重要因素。通過對摩擦磨損的材料進行精密測量，可以預(yù)測材料的壽命，及時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。通過對摩擦磨損的精密測量，可以評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摩擦磨損后的三維形貌案例：

2、超光滑元件的表面粗糙度/光滑度以及曲率：

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

• 減小氣動阻力：在航空航天領(lǐng)域中，氣動阻力是一個重要的問題。表面光滑度越高，氣動阻力越小，同時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，需要對超光滑元件材料進行曲率、表面光滑度檢測，確保符合設(shè)計要求。
• 精密加工控制：超光滑元件通常需要經(jīng)過精密加工才能實現(xiàn)，因此需要進行超光滑元件的曲率、表面粗糙度及三維形貌各個參數(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)量評估：超光滑元件通常需要進行質(zhì)量評估，以確保表面的粗糙度、曲率等參數(shù)符合要求。此時需要精度達到亞納米級的精密測量儀器進行檢測。

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：

3、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，激光加工可以實現(xiàn)對材料的微米級尺寸加工。精密測量可以對加工后的尺寸進行準確測量，評估加工精度，確保尺寸符合設(shè)計要求。
• 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)計要求，避免加工缺陷和質(zhì)量問題。激光加工會對材料表面產(chǎn)生熱影響和熔融現(xiàn)象，影響材料的表面質(zhì)量。精密測量可以對激光加工后的材料表面進行評估，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。精密測量可以對加工工藝進行評估和優(yōu)化，提高加工質(zhì)量和效率，推動激光加工技術(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階以及墊片中間加工部位形貌的檢測案例：

4、涂層、薄膜厚度檢測：

• 保護性能評估：涂層、薄膜通常在航天航空領(lǐng)域中起到保護的作用，例如防腐蝕、耐高溫、耐磨損等。涂層的保護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估涂層的保護性能是否符合要求。
• 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。通過精密測量涂層厚度，可以評估不同厚度對性能的影響，從而優(yōu)化涂層和薄膜的厚度，使其達到最佳性能。
• 質(zhì)量控制：涂層和薄膜的厚度是一個重要的質(zhì)量指標，厚度的偏差可能會導致性能的變化。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，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：