敞开式微波加热固化模拟月壤试验研究

作者：张力心; 李正伟^*; 陈亮霄

来源：金属矿山, 2023, 1-9.

• 微波加热
• 模拟月壤
• 纳米压痕
• 微观性质

原位提升月壤的力学性能是当前月面建造的重要研究内容之一。基于自主研发的敞开式微波加热装置，开展模拟月壤的微波固化试验研究，探究模拟月壤初始密度与微波作用时间对其微波加热固化过程的影响，分析微波作用后模拟月壤的宏、微观结构特征与力学性质演化规律。试验结果表明：微波作用后的模拟月壤试样表现出明显的分区特征，由内而外可依次划分为熔融区、烧结区与未烧结区。其中，熔融区矿物熔化，伴生气孔；烧结区原始矿物颗粒的形状难以分辨，试样的致密程度有所提高；未烧结区矿物颗粒的原始形态保存较好，孔隙结构明显。当模拟月壤的初始密度为1.5～1.7 g/cm3时，随初始密度增加，微波作用下试样表面温度升高，熔融区出现时间减少。当初始密度大于1.7 g/cm3时，初始密度的增加对缩短熔融区出现时间无明显效果。纳米压痕试验结果表明，微波作用后模拟月壤试样熔融区力学性质空间分布较为均匀，其平均硬度为8.0 GPa，平均弹性模量为91.2 GPa；相比之下，试样烧结区力学性质空间分布均匀性较差，其平均硬度为0.025 GPa，平均弹性模量为1.2 GPa。

• 单位
  土木工程学院; 东北大学