铝锂合金形成温度

2020 年，美国太空 探索 技术公司在不断加快“超重-星舰”运载器的研制迭代和试验步伐，成功利用代号为SN5 和SN6 的两台“星舰”全尺寸样机进行了两次150 米低空起降飞行试验，还正式启动了“超重”的研制工作。这意味着曾经看似“疯狂且不切实际”的“超重-星舰”已不再是马斯克PPT里的展示品，也不是2019 年露天制造的外表坑洼的铁皮罐头，入轨试验已不再遥遥无期，载人探火甚至殖民火星的目标也又更近了一步。

新商业航天时代来临

进入21 世纪以来，美国在航天预算相对紧缩的形势下，为减少政府开支、提高技术发展效益，大力推动商业航天发展，2010 年《国家航天政策》提出利用商业航天产品和服务满足政府需求，促进政府采购商业服务；2013 年《国家航天运输政策》倡导政府与商业企业合作，发展近地轨道商业航天运输能力；通过出台《航天现代投资法》《商业航天法》《商业航天发射竞争力法》等一系列配套政策，为航天发射产业提供越来越完善的政策土壤。在此背景下，成立于2002 年的太空 探索 技术公司得以通过美国宇航局“商业轨道运输服务计划”获得资金、技术及基础设施等全方位支持，而快速发展壮大，成功研制并发射猎鹰9 运载火箭及货运“龙”飞船，并以降低发射成本为目标攻关运载火箭重复使用技术。2016年，随着太空 探索 技术公司运载火箭重复使用技术逐渐取得突破，该公司提出低成本重型可重复使用运载器研制计划以及火星殖民远期愿景。

很马斯克的“超重-星舰”方案设想

“超重-星舰”为两级构型运载器，火箭和飞船各占一级，总高120 米，起飞质量5000 吨，近地轨道运载能力100 吨，可从陆地发射场或海上发射平台发射，两级均具备基于“猎鹰9”第一级发展而来的垂直起降重复使用能力。运载器的第一级命名为“超重”火箭，高70 米、直径9 米，安装31 台“猛禽”液氧/甲烷发动机，起飞总推力达62000 千牛；箭体结构全部采用高强度轻质不锈钢材料，上部外侧装有4 个菱形栅格舵，发射时处于收拢状态，回收时展开用于控制箭体姿态，下部外侧装有六个翼型支脚，用于回收时进行气动控制及着陆时支撑箭体。

运载器的第二级命名为“星舰”飞船，融合了火箭上面级与飞船功能，包括载人型和载货型两种，高50 米、直径9 米，安装6 台“猛禽”液氧/甲烷发动机，总推力12000 千牛。载人型最多可乘坐100 人；载货型的载荷舱容积1100 立方米，可发射最大载荷质量100 吨，可装载各类卫星、大型空间设施及空间站货物。“星舰”结构也采用不锈钢材料，上部外侧装有两个鸭翼，下部外侧装有两个尾翼、内侧装有6 个可展开支脚，上下气动翼用于在大气飞行中进行箭体气动控制和姿态调节，可展开支脚用于着陆时支撑箭体。

所有设计都是为了低成本、可复用

“猛禽”发动机。“超重-星舰”的“猛禽”发动机采用液氧/甲烷推进剂，此类推进剂具备无毒无污染、成本低廉的特点，发动机用后维护方便、便于多次重复使用，且火星上存在大量二氧化碳资源、便于原位开采制备甲烷；采用全流量分级燃烧循环，拥有双泵和双预燃室，燃烧室压强高达30 兆帕，发动机推力达到2000 千牛，真空和海平面比冲分别达到380 秒和330 秒；具备一定节流能力，可在火箭发射中调整推力降低气动载荷，并满足火箭回收降落的减速需求。

304 不锈钢箭体。“超重-星舰”的贮箱和箭体结构均采用304L 不锈钢材料，其成本低廉，每千克价格仅3美元，远低于每千克200 美元的碳纤维材料。不锈钢在低温时强度高，比强度可达到甚至高于铝锂合金，且熔点高达1480 摄氏度，是铝锂合金熔点的两倍以上，从而保证箭体结构强度并使箭体具备良好的热防护能力。基于不锈钢材料特性研制的特殊发汗冷却热防护系统，可使箭体无需大面积粘贴额外的热防护材料，降低运载器干重的同时还进一步提升了复用便捷度。

与“猎鹰9”一脉相承的研制理念

太空 探索 技术公司于2016 年首次提出“星际运输系统”设计方案，研发预算超过100 亿美元；2017 年，因“星际运输系统”方案过于超前、研制难度过大，提出了“超重猎鹰火箭-超重猎鹰飞船”，将运载器尺寸缩小，发动机数量和运载能力也随之减少；2018年，提出“超重-星舰”，对运载器设计方案进一步优化，箭体长度加长，箭体材料由碳纤维复合材料改为不锈钢，研发预算也降至20 亿 30 亿美元，此后正式进入研制阶段。

太空 探索 技术公司采取类似“猎鹰9”一子级重复使用技术攻关途径，先研制演示验证机再转入样机研制。2018 年9 月开始研制直径9 米、高39米、装有1 台“猛禽”发动机的“星虫”演示验证机，并在2019 年4 月 8 月进行了3 次点火飞行试验，最大起飞高度达到150 米，验证了“星虫”的悬停性能、“猛禽”发动机的推力矢量控制和姿态喷管控制能力以及其他子系统性能。2019 年11 月开始对装有1台“猛禽”发动机的“星舰”全尺寸样机进行试验，通过在得克萨斯州和佛罗里达州的两个生产基地并行制造的方式提高研制和试验效率，并进行设计迭代；制造了不同功能的样机，分别开展了贮箱加压、低温推进剂加注和发动机静态点火试验，部分试验为极限破坏性试验。

2020 年8 月和9 月，第5 台和第6 台编号分别为SN5、SN6 的样机成功实现低空起降飞行试验，最大飞行高度均达150 米，进行了空中悬停、推力矢量控制、反推软着陆等主要操作，验证了其结构、材料及“猛禽”发动机的性能水平。代号SN8 的“星舰”全尺寸样机，安装了3 台“猛禽”发动机，还会加装气动翼、鼻锥等组件，进行了12.5 千米的起降飞行试验，后续还将会把高度提升至100千米的亚轨道，不断迭代各分系统设计，进一步提升技术成熟度。

此外，太空 探索 技术公司还在2020 年5 月获得美国宇航局1.35 亿美元的载人月球着陆器概念研究和初始研发合同，研发专用于登月的“超重-星舰载人着陆系统”。该系统与普通“超重-星舰”的差异在于其“星舰”取消了鸭翼、尾翼和热防护层。公司将于2021 年2 月提交详细设计方案参加下一轮竞标，有望为阿尔忒弥斯载人登月计划提供支撑。

“超重-星舰”任重而道远

或将成为航天运载器发展的风向标

“超重-星舰”运载器的最终目标是实现人类殖民火星，其设计思路以满足大批量载人、大容量载货、低成本多次地火往返飞行的需求为目标，在深空载人 探索 运载器领域作出了大胆 探索 ，一旦实现，将对航天运载技术发展带来深远影响。

在运载器总体设计方面，打破火箭和飞船的系统壁垒及火箭+飞船的设计模式，发展箭船融合且多功能的“星舰”，大幅提升载人、载货容量。

在动力系统方面，区别于以美国宇航局“航天运输系统”为代表的重型火箭采用少量大推力发动机及固体助推器的传统构型，“超重”采用多达30余台发动机并联设计，形成超大推力和高冗余特性，且可批量化制造发动机和重复使用来降低成本。

在重复使用能力方面，“超重-星舰”是完全重复使用系统，采用的甲烷推进剂可通过火星原位资源制备实现无限使用，解决了星际往返推进剂补给问题，并有望将发射成本降至200万美元，比当前发射价格低一个量级。

在发射/回收方式方面，通过研发海上发射/回收平台，提升运载器发射及回收的灵活性，摆脱传统陆地发射场的地点、射向、安全性等限制，拓展其航天发射应用范围，并可不断验证恶劣环境下的高精度、高可靠发射/回收技术，为在火星的恶劣环境中开展发射/回收奠定基础。

“超重-星舰”运载器代表着一种全新的航天运载器设计理念，有望与升力体式两级/单级入轨可重复使用运载器一起，引领可重复使用航天运载器发展方向，成为未来人类航天运载器的重要补充力量。

包揽从地球到深空的各种任务

基于太空 探索 技术公司以往火箭和飞船的研制改进路线判断，“超重-星舰”运载器不会一步到位实现载人探火，而是将通过地球轨道等发射任务不断迭代改进自身设计，提升关键技术成熟度。因此，“超重-星舰”运载器在应用初期，有望以其百吨级运载能力、通用化设计构型、可重复使用特性，开展多样化发射活动。

在地球点对点运输方面，“超重-星舰”实现快速复用后，通过其海上发射/回收平台，可从世界各地灵活地起飞和着陆，发展为地球点对点载人交通运输工具，在半小时内从美国直达全球任意地点。

在载荷发射任务方面，“超重-星舰”近地轨道和同步转移轨道运载能力分别达到100 吨和21 吨，载荷舱整流罩直径达9 米，是人类有史以来研制的运载器中最大的载荷舱，可助力美国月球“门户”大型空间设施建设，还可加速“星链”等卫星 星座 部署进程。

在月球 探索 方面，“超重-星舰”一次发射最远可达到月球轨道，实现月球轨道站运输补给，未来还将具备在轨加注能力，分别发射只携带推进剂的“星舰”和载人“星舰”，在近地轨道对接加注后，飞往月球以远的深空。

技术跨度大也伴随着潜在风险

“超重-星舰”与现役火箭相比性能先进，但技术跨度较大，存在潜在风险，仍需持续投入研制力量和资金攻关关键技术。

在重复使用技术方面，猎鹰9 火箭一子级复用技术较为成熟，为“超重”火箭复用技术研发降低了难度，但“星舰”需从轨道返回，再入速度更快，其姿态控制和热防护系统面临更严峻的考验。

在系统安全性方面，箭船融合的“星舰”虽然具备更强的运输能力，但乘员舱紧邻火箭推进剂贮箱，没有独立的逃逸系统，且回收时没有备份降落伞，一旦发生突发情况难以保障乘员安全。

在“超重-星舰”结构材料方面，虽然采用不锈钢具备诸多优点，但使用不锈钢建造大直径贮箱及箭体结构对工艺要求较高，太空 探索 技术公司在不锈钢贮箱加压试验中多次失败，技术尚未成熟。

总之，“超重-星舰”作为太空 探索 技术公司的下一代航天运输系统，可进一步扩充其运载器型谱，提升其航天运输能力，形成从近地到深空，从卫星发射到载人航天全覆盖的发射能力；还可以低成本、大运力优势，在美国重返月球等深空 探索 项目中充当政府“航天发射系统”重型火箭的补充力量，提供备份发射选择，及货运、载人等发射服务，加速美国对地外星体资源的抢占和控制；此外，“超重-星舰”将使美国的近地轨道商业化服务向地球轨道以远延伸，有望为他国科学机构和个人提供深空技术验证、深空旅行、深空旅居等机会，加速美国及其盟国航天技术水平发展进程。

同时也应看到该运载器的研制需要持续投入大量资金、不断进行技术验证，只有利用该运载器的多任务适应性吸引到地球点对点商业运输、地球轨道商业发射或载人登月等任务合同资金，并成功开展发射活动，形成技术研发与商业运营的良性闭环，才有望逐步提升“超重-星舰”的技术成熟度和可靠性，降低载人航天及深空 探索 门槛，最终实现殖民火星的目标。

锂在现在科学技术中有重要应用，锂是制造氢弹和进行可控核聚变的重要材料。锂有两种稳定同位素锂-6和锂-7。氢弹材料氘化锂，是由熔融金属锂-6和氘气反应生成。它是可以运输存储的稳定化合物。1公斤氘化锂的爆炸力相当于5万吨梯恩梯炸药。锂-6捕捉低速中子能力很强，可以用来控制铀反应堆中核反应发生的速度。同时还可以在防辐射和延长核导弹的使用寿命方面及将来在核动力飞机和宇宙飞船中得到应用。

1千克锂燃烧可释放42998千焦耳的热量，因此，锂是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。用锂或锂的化合物制成固体燃料，用作火箭，导弹，宇宙飞船推动力，不仅能量高，燃速大，而且有极高的比冲量，火箭的载荷直接取决于比冲量的大小。

在飞机升降过程中，一只飞鸟便可以把飞机撞个大洞，甚至使飞机报废而出现空难事件。如何使飞机上玻璃具有更大的强度和抗冲击特性，是飞机设计师面临的一大难题，而含锂的耐热玻璃，其强度比普通玻璃大15倍，而且其重量比金属铝还轻，用它做超音速飞机的玻璃窗就安全多了。

锂金属另一重要应用是锂电池，锂电池有两种：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池，一般使用二氧化锰作为正极材料，金属锂或其它合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池，一般使用锂合金金属氧化物作为正极材料，石墨为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，它可以充电的。

锂电池是优质能源，它以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点。已广泛应用于各种领域。用锂电池发电来开动汽车，行车费只有普通汽油发动机车的三分之一。

以镁为基制成的镁锂合金，一般含锂14-16%，由于含锂量的不同，它的比重为1，35-1，65克/厘米3。 镁锂合金在相同体积下，重量轻，而刚性rigidity最大，所谓刚性就是两个物体相碰撞不会发生变形的能力。若以钢的刚性为1，则金属钛为2，9，金属铝为8，19，金属镁为18，19，而镁锂合金为22，68。镁锂合金还具有良好的导热，导电和延展性。

正因为镁锂合金有以上特点，它在高端3C产品结构件中有广泛的应用。所谓3C产品，就是计算机，通信和消费类电子产品三者结合的通称，亦称“信息家电”，或“3C小家电”。所包括的产品如下：

笔记本电脑notebook computer外壳，平板电脑tablet personal computer外壳，掌上电脑PDA-personal digital-assistant。笔记本电脑面向主流人群，比如学生，商务人士等。而平板电脑，外观上与笔记本电脑相似，它唯一的好处就是便携性，由此限制了它的体积，也限制了它的性能，它可称为笔记本电脑的浓缩版，介于笔记本电脑和掌上电脑之间。

全球定位系统GPS-global positioning system，数码摄像机DV-digital video camera，数码照相机DC-digital camera等。

随着汽车行业轻量化，环保化以及新能源汽车的发展，需要轻的合金材料，镁锂合金有广泛的应用前景。

其他应用包括作航空，航天零件和特殊军工材料，如遥控飞机上下侧板，导弹，卫星零部件。运动器材，如自行车，羽毛球拍等。还可做音响振膜，镁锂合金有高的阻尼系数，约0，01，使它成为顶级音响的必备材料。

以铝为基的铝锂合金，主要为飞机和航空航天设备的减重而研制的，因此也主要应用于航空航天领域。主要用于机身框架，襟翼翼肋，垂直安定面，整流罩，进气道唇口，舱门，燃油箱等。

而锂镁，锂铝等合金，不仅重量轻，强度高，抗冲击力好。而且还有良好的耐腐蚀性和抗太空中高速辐射粒子的穿透能力。用这类合金制造宇宙飞船的热防护舱和卫星，导弹的包覆材料是再好不过了。

铌酸锂，钽酸锂晶体为具有压电，铁电，光电，热电及非线性光学等多种功能的材料，同时具有光折变效应，是光波导，移动电话，压电传感器，光学调制器和各种其他线性和非线性光学效应应用的重要材料。

做锂合金前景取决与以上产业的发展力度以及你自身的能力和趋势敏感性。个人看法，以上行业其实都并非特高新，今后的增长则有可能取决于新的技术、工艺发明造成的成本巨降，从而引起爆发性增长。至于新类型的锂合金，尚未出现自然无从评价。

铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚度、优良的低温性能和耐腐蚀性以及良好的超塑性等特点，所以铝锂合金不耐高温。

铝锂合金是一种低密度、高性能的新型结构材料。

铝锂合金是航空技术一种新材料

新材料是航空航天技术的重要基础,航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求.铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域.

铝锂合金优点

锂是世界上最轻的金属元素.把锂作为合金元素加到金属铝中,就形成了铝锂合金.加入锂之后,可以降低合金的比重,增加刚度,同时仍然保持较高的强度、较 好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性.因为这些特性,这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注.正是由于这种合金的许多优点,吸引着许多科 学家对它进行研究,铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了.

编辑本段发展历程1983年在巴黎国际航空博览会上,世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司,同时宣布研制成功新的革命性材料铝锂合金.专家们认为,铝锂合金是从1943年发明铝锌系高强合金以来,铝合金研究和开发的又一个里程碑.

其实,铝锂合金并不是个新鲜概念.对这种材料的认识经历了相当长的时间.由于锂的比重小,在铝 中的溶解度高,长期以来人们就把锂看作铝的亲密合作伙伴.早在本世纪20年代,科技工作者就对铝锂合金进行过许多评论.1924年,德国研制成功一种工业 铝锂合金司克龙.这是一种仅含0．1%锂的铝锌合金

.它的机械性能比当时盛行的铝镁合金杜拉铝要稍好一些.由于当时杜拉铝已得到公认,所以影响了 司克龙合金应受到的广泛重视.1943年,高强度的铝锌镁铜合金问世,再一次低估了铝锂合金的工业价值.1957年,英国研制成功了含锂1.1%的X- 2020铝合金.这种合金用于美国舰载超音速攻击机的机翼和水平尾翼的蒙皮上,取代原设计中的铝合金后,RA-5C飞机的重量减轻6%.原苏联的科技工作 者同时也研制出了一种含锂2%的铝合金.又经过10年徘徊,到1967年发生了世界范围的能源危机后,各国又重新开始大规模研究铝锂合金.由于冶金技术和 相关技术的发展,使含锂量更大、比重更小、强度更高的铝钾合金的出现成为可能.据认为,目前许多先进的战斗机和民航飞机大都采用了这种合金.铝锂合金的成 本大约只是碳纤维增强塑料的1/10.如果采用铝锂合金制造波音飞机,重量可以减轻14．6%,燃料节省5．4%,飞机成本将下降2．1%,每架飞机每年 的飞行费用将降低2．2%.可以预料,随着材料科学的发展,将有越来越多的新型合金进入航空航天业、各个工业部门及千家万户.

铝锂电池抗腐蚀能力强是因为铝在空气中易氧化在表面形成一层致密的氧化膜，可以阻挡反应进行。并且铝的还原性（即失电子能力）强于锂，故在空气中总是先铝反应，生成氧化膜后里面的锂就不会失去电子反应了。

热处理对铝锂合金在NaCl水溶液中腐蚀行为有影响。

首先，我们先来了解一下常规制造火箭和空间站的材料是什么？目前一般采用铝合金（铝镁和铝锂合金）和碳纤维复合而成，铝合金一般作为骨架结构材料，碳纤维作为加强材料，碳纤维用树脂浸沾后缠在铝合金壳体外面，利用碳纤维的高强度来增加火箭或者太空结构强度。在太空工作过程中，外表面是近似真空的环境，壳体必须保证不漏气；碳纤维虽然强度高，但是几乎没有韧性，也无法做到气体密闭，因此内层采用铝合金起到密闭和增加结构韧性的作用。

铝合金有较好的比强度、低温韧性是选用这种材料的主要原因。火箭、太空飞船和空间站在太空运行时，照射不到太阳时，外界温度可到-160-200 ，这就要求必须采用低温韧性较好的合金，一般常规钢材都是体心立方结构，在-196 低温下会变得玻璃一样脆，锤子轻轻击打变粉碎，这是一般钢材无法应用航空航天的主要原因。但是铝合金不一样，铝合金是面心立方结构，材料的韧性不随着温度的降低而明显改变，在低温下也能保持较好的低温韧性。但是铝合金的强度一般远远低于钢的强度，目前火箭和空间站广泛采用高强度的铝镁合金和铝锂合金，屈服强度一般在300-400Mpa，抗拉强度只有500-600Mpa，延伸率一般在10%以下，这些性能是普通钢轻易都能达到的。铝合金的低密度一定程度弥补强度和韧性不足的损失，因此火箭、太空飞船和空间站一般选用铝合金作为结构材料。

但是，铝合金还有一个明显的缺点的是耐热能力差，纯铝的熔点只有660 ，铝合金的熔点只会更低，一般熔点在600 左右，但是铝合金高强度一般都是通过固溶时效处理达到的，温度升高后，材料的固溶强化效果大幅度衰减，200 以上铝合金强度降低到不足200Mpa，因此一般必须保证工作温度不超过150 。碳纤维稳态下最高工作温度也只有150 ，这对于火箭发射来说，速度是逐步升高，速度较高时，已经达到空气稀薄的大气层中，温度上升现象并不明显，采用铝合金和碳纤维，再加上适当的隔热涂料，是可以接受的。但是对于需要再入大气层的太空飞船是难以接受的。火箭或者飞船再入大气层时，与大气层剧烈摩擦，产生的温度可高达近1600 ，这是碳纤维和铝合金，甚至是钢都无法承受的。看过神州飞船返回再入大气层都知道，飞船表面基本就是个火球，就如流星坠落没什么俩样！

为了解决飞船再入大气层的高温问题，目前发射成功的载人航天器，一般都采用表面加装隔热瓦的措施进行隔热。但是因为外表面温度高达1600 ，飞船机体只能承受不到150 的高温，必须有足够厚度的隔热瓦才能起到隔热作用，一旦隔热瓦脱落或者出现孔隙，可以说瞬间就是机毁人亡。因为铝合金熔点和耐热温度太低了，因此美国的航天飞船一般都是披着厚厚的隔热瓦。隔热瓦一般都是陶瓷材料，与机体材料特性相差很远，无法与机体紧密结合，一般都是粘接到船体上，飞行过程难免会剥落。一旦剥落后果不堪设想。美国一共造过5艘航天飞船，因事故就失毁2艘，分别是“挑战号”和“哥伦比亚号”航天飞船，其中2003年坠毁“哥伦比亚”号航天飞机，就是因为在发射过程中被从机身下面燃料箱上脱落的绝缘材料击中机翼前端，结果造成部分隔热瓦破损，在重返大气层后，因超高温空气入侵而解体爆炸，7名宇航员全部遇难。这些血的教训，马斯克不可能的不知道，马斯克选用不锈钢的造航天飞机可能就是吸取“哥伦比亚”号航天飞机的教训。

为什么马斯克选用不锈钢做星际飞船材料？前面说过一般的碳钢都是体心立方结构，在低温下（若液氮中）就如玻璃一样脆，但是不锈钢不是这样，这种钢材和铝合金一样也是面心立方结构，在-196 仍然有高达100-150J的冲击韧性，而铝合金在-196 下冲击韧性一般不到50J。在强度方面，常温下不锈钢的强度并不高，一般屈服强度在300-400Mpa，抗拉强度在500-600Mpa，延伸率高达25-30%，但是在低温下强度提高50%以上，温度越低强度越高，在-196 下不锈钢的屈服强度高达600-700Mpa，抗拉强度达到1000Mpa以上，延伸率还能保持在20%左右，强度几乎是铝合金的2倍以上，韧性也更好，采用不锈钢做壳体碳纤维估计都能省了。强度的提高，也意味着安全性的提高。太空并不是空无一物，时刻面临着太空垃圾和流星的袭击，空间站或者飞船漏气是很严重事故，人员瞬间都可能丧命，提高制造壳体材料的强度是保证安全的必要措施。

2018年8月和2019年9月国际空间站连续两次发生漏气事故，空间站人员找了很久都找不到原因，工作人员非常紧张，都十分担心安全。有些不了解内情的人很吃惊，想当然认为空间站都是厚厚的金属材料包裹着，很安全。但是，实际上现有的空间站采用铝合金和碳纤维制作成，为了降低重量和发射成本，采用铝合金壁的厚度只有4-10mm，不到1厘米厚，空间站就是靠这层铝合金保证空间站不漏气。铝合金强度和硬度又比较低，如果有人居心不良，用小刀都能打个孔，所以在空间站工作的人，实际都很害怕，把生命交给一个厚度不到1cm的铝合金的保护，真的可靠吗？未来真要建设商业性的国际 旅游 空间站，敢仍然采用这种材料吗？治安问题将是一个大问题。另外，随着太空垃圾的增多，撞击几乎是不可避免，要想建设适合商业化的空间站，不锈钢的可能是一个不错的选择。不锈钢更高的强度和低温韧性是保证空间站安全的重要保障。

不锈钢还有一个优势就是价格便宜。正如马斯克自己所说，以前采用铝合金和碳纤维制造，仅仅碳纤维都需要135美元/kg，加工过程产生至少30%废料，实际成本在200美元/kg，这仅仅是碳纤维的成本，制造铝合金的成本也不低于20美元/kg。但是不锈钢的价格只有3美元/kg，你说选什么？虽然不锈钢比较重，在Space X的火箭重复利用技术已经成熟的背景下，至少浪费一些燃料而已！这就是火箭发射商业化的发生的威力。

另外，不锈钢不仅价格便宜，而且不锈钢的加工工艺也比较容易，可能不需复杂的碳纤维包裹工艺就可以加工成火箭或者空间站，制造成本要低得多。不锈钢采用简单的焊接工艺就可以加工成密闭容器，说不定在不远的未来，可以直接采用猎鹰火箭运输不锈钢钢板上太空，再输送几个焊接工人，就可以在太空进行施工建造空间站，未来在月球或者火星也可以如此进行。现有空间站都是一段一段的，直径都不大，这是受火箭直径影响的，这些空间站都是在地球加工好的，发射到太空上对接形成的，这样制造的空间站的空间狭小，空间局促感明显。未来商业化的太空旅行必须解决这个问题，在太空施工建造大型空间站是必由之路。采用不锈钢造星际飞船或许只是一个开端，只是一种探路，

最后，SN8星际飞船采用不锈钢还有一个重要原因就是耐热能力较好。不锈钢的熔点达到1400 以上，在800-900 仍然可保持200Mpa以上抗拉强度（屈服强度在80-100Mpa），远远高于铝合金。飞船再入大气层的最高温度在1600 左右，一般也就持续几十秒时间，采用不锈钢造壳体即使表面不加隔热层，也很难发生机毁人亡的恶性事故。飞船的壳体表面能承受温度越高，对隔热层的要求越低。铝合金和碳纤维能承受最高150 的界面温度，不锈钢直接能承受高达800 的界面温度，界面温度提高5倍以上，隔热层厚度和要求也大幅度降低，以前隔热层必须保证外表面1600 情况下，内壁温度不超过150 的温度，温差达到1450 ，现在只需要隔热到800 就可以，隔热要求将大幅度降低，成本也会大幅度降低，航天飞船的安全性也会大幅度提高。

有些人可能要问？不锈钢这样好的材料为啥那么多国家的技术人员都没有想到？这里面有两方面的主要原因，以前火箭发射后火箭发动机是不回收的，火箭发动机的制造成本远远高于燃料的成本，因为火箭发动机的成本高原因，必须提高有效载荷，火箭筒体或者空间站壁满足使用要求就行，把重量留给有效载荷才是目标。马斯克把火箭发动机回收这个被认为不可能的问题解决了，就剩下燃料成本的增加，采用不锈钢造火箭或者星际飞船就不是问题，这就是商业化公司与政府主导发射的思路不同。从商业角度考虑问题，往往会带来意想不到的转变和突破。况且，不锈钢的安全性远高于铝合金，安全性才是商业化优先考虑的。另外一个不采用不锈钢的重要原因就是不锈钢的导热性太差，导热系数低，在太空中太阳照射和不照射区域温度差别大，不锈钢受热不均匀可能导致变形，这个问题可以通过一定均热手段予以解决，目前马斯克团队应该正在攻关这个问题。

从上面的分析来看，马斯克采用不锈钢制造星际飞船或者火箭都不是心血来潮一时的决定，而是长远的商业化太空 旅游 和殖民火星的需要。曾几何时，在中国钢铁已经成为落后产能的代表，航空航天上几乎见不到钢铁的应用，已经全部是有色金属的天下。其实，在钢铁领域何止不锈钢具备满足太空环境使用所需要的较好的低温韧性和较高的耐热强度，最近发展起来的9Ni钢、高锰钢、中锰钢等钢种都能达到-196到-252 的低温韧性要求，而且在-196 低温下抗拉强度可达到1500Mpa，强度是铝合金2-3倍都不止，低温断裂韧性高达150J以上，是现有铝合金5-10倍。只要发展思路转变，我相信未来钢铁会登上航空航天，甚至星际旅行的舞台，发挥其应有的光芒。

铝合金在加工中经常出现的问题和解决方法：攻丝出现烂牙、粘刀、加工表面光洁度不达标铝合金性质较软、熔点较低，所以在不良的加工环境下容易出现烂牙或粘刀等问题，除了改变加工参数如避开容易粘刀的中速加工外，应采用润滑和冷却性能均较好的切削液。非加工面发霉，铝合金加工中出现的大部分问题都是由切削液引起的。切削液产品本身设计的不足意味着加工过程中难以避免的问题。压铸铝合金非加工面对切削液的缓蚀能力有敏感的响应，发霉是其表现之一。铝合金发霉通常由切削液铝缓蚀能力不足和切削液微生物控制能力不足导致，两种原因引起的发霉现象有所异同，但大多数情况下是切削液铝缓蚀能力不足导致了发霉。产生发霉现象时要从切削液缓蚀能力的提高和机加工后储存方式的改良等方面入手。加工面残留影响后期清洗，铝合金机加工后一般需要经过清洗工序。如果铝合金切削液的被清洗能力不好，会在铝合金加工面产生残留，影响外观或后期的喷码等处理。通常与切削液产品乳化体系的设计及清洗的工艺有关。

加工过程中产生大量泡沫，切削液泡沫在机加工过程中一般都是要尽量避免的。由泡沫引起的冷却不充分、刀具磨损严重都会导致加工结果的变差和加工效率的降低。特别是随着机床的更新，五轴加工中心对切削液泡沫的要求更高，抑泡消泡能力不足的切削液会引起液面异常升高，触发液位报警器，使机床停止正常工作。对切削液泡沫性能的改善不仅仅是采用加入消泡剂的方法就可以妥善解决的，而应该从切削液产品的体系设计上进行整体优化。切削液使用寿命短，在加工铝合金工件如活塞、变速箱缸体等过程中，普遍存在切削液寿命短的问题。切削液的使用寿命不止涉及到换槽的频率和投入的成本，还影响到加工的质量、现场的工作环境等多个方面。切削液使用寿命问题主要体现为槽液使用一段时间后发粘、腐败等。发粘使得铝屑不易从铝件表面脱离，产生压痕，腐败使切削液加工质量降低及现场工作环境恶化。发粘与切削液设计中乳化体系的选择及对微生物的控制能力等因素有关，腐败则与切削液中微生物营养元素的引入及杀菌抑菌体系的选择有关，当然也和现场切削液的使用维护有关。