用于低温空间望远镜的混合 C/SiC 复合材料的高精度 CTE 测量

本文呈现了“混合”碳纤维增强碳化硅复合材料 HB-Cesic\textregistered（ECM 的商标）在约 310-10K 温度范围内热膨胀的高精度测量结果。尽管 C/SiC 复合材料被认为在空间低温望远镜的反射镜和其他结构方面具有前景，但其各向异性热膨胀一直是该材料的潜在缺点。HB-Cesic\textregistered 是一种新开发的复合材料，使用了不同类型的短切碳纤维的混合物，其开发的重要目标之一是降低各向异性。测量结果表明，由于混合化，各向异性大幅降低至 4%。获得的热膨胀数据分别以八阶多项式形式作为温度的函数呈现，对应于制造过程的水平 (XY-) 和垂直 (Z-) 方向。从 XY-和 Z-方向的数据推导出的 293-10K 范围内的平均 CTE 及其离散度 (1{\sigma}) 分别为 0.805$\pm$0.003$\times$10$^{-6}$ K$^{-1}$ 和 0.837$\pm$0.001$\times$10$^{-6}$ K$^{-1}$。建议当前测量的绝对精度和可重复性分别优于 0.01$\times$10$^{-6}$ K$^{-1}$ 和 0.001$\times$(10)$^{-6}$ K$^{-1}$。热膨胀的残余各向异性与我们之前关于碳纤维的推测一致，其中残余各向异性倾向于主要位于水平面内。