“天眼”中的鋁合金材料
目前世界上有三臺“觀天巨眼”，第一是500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），位于我國貴州省黔南州平塘縣大窩凼；第二是美國的阿雷西博350米望遠鏡，建于1992年，23年來一直穩坐世界第一寶座，我國“天眼”的綜合性能比它約強10倍；第三是德國波恩的100米口徑望遠鏡，我國“天眼”的靈敏度比它提高了約10倍。
我國“天眼”的球面射電板是用鋁合金板制的，德國及美國球面射電望遠鏡用的什么材料筆者還沒有看到相關報道，日本國立天文臺野邊山宇宙電波所ALMA望遠鏡用的是5052鋁合金板材，支架結構件是用6061鋁合金擠壓材制造，可在－20℃～20℃的環境中長期工作，建設地點標高5000米，2011年9月末建成，2012年初投入運用，共有10臺，球面直徑45米。
中國“天眼”的建設
喀斯特洼坑的尋覓
1993年國際無線電聯合大會上，包括中國在內的10個國家的天文學家提出建設新一代射電“大望遠鏡”的倡議。1995年底，北京天文臺聯合國內20余所大學和研究所，成立了射電“大望遠鏡”中國推進委員會，提出了利用貴州喀斯特洼地建造球反射面，即“西雷西博型天線陣”的喀斯特工程概念。
此后，中國科學家進一步推進喀斯特概念，提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電望遠鏡。為了給新一代射電“大望遠鏡”找一個合適的“家”，科學家通過衛星遙感把貴州喀斯特山區翻了個底朝天。當時天文臺委托兩家研究所進行搜尋，從300個候選洼坑中遴選。最終位于黔南州平塘縣的大窩凼兩次都獲最高分。貴州天然喀斯特洼坑提供的條件，始終都是中國大射電望遠鏡最獨到、成為世界最大最強的基礎。
歷時22年建成世界最大“天眼”
中國“天眼”——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST，Five-hundred meter Aperture Spherical Radio Telescope）從1994年提出構想到2016年9月建成歷時22年，是具有中國自主知識產權的偉大工程，世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。借助這只巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動的信息、觀測暗物質、測定黑洞質量，甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨門絕技讓其成為世界射電望遠鏡中的佼佼者，這也將為世界天文學的新發現提供機遇。
作為國家重大科研基礎設施，“天眼”工程由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、按收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。主動反射面由上萬根鋼絲索和4450個反射單元組成的球冠型索膜結構，其外形像一口諾大無比的“鍋”，接收面積相當于30個標準足球場。
利用天然的喀斯特洼坑作為臺址，洼坑內鋪以數千塊單元組成的冠狀主動反射面，采用輕型索拖動機構和并聯機器人實現接收機高精度定位，這是中國“天眼”的三大自主創新。從2016年9月25日起，“天眼”方圓5千米已成為“靜默區”。這個龐然大物開始睜開“慧眼”，專注地捕捉來自宇宙深處的信號。“天眼”工程除了宏偉、狀觀外，最震撼人心的是精準。經過3年的測試，基墩具有極高的穩定性，誤差不超過1毫米。“天眼”能夠接收到137億光年以外的電磁信號，觀測范圍可達宇宙邊緣。
不過，在此需指出的是，FAST的地球“最大天眼”稱號可能只能保持七八年就得讓位給南非的陣列射電望遠鏡（SKA）。SKA目前正在南非臺地高原地區和西澳大利亞州默奇森郡沙漠區進行建設，其接收面積達1平方千米，建成后將是世界上最大的綜合孔徑射電望遠鏡，也是國際天文界建造的有史以來最大的科學工程。SKA由多國參與修建，在目前SKA公開發布的11個工程中，中國參與了其中6個研發工作。
2020年1月11日被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡順利通過國家驗收，正式開放運行。作為天下最大最靈敏的射電望遠鏡，“天眼’工程圓滿收官，意味著中國大科技基礎設施進一步完善，人類探索未知宇宙有了更加深邃視角。“天眼”的成功，體現了中國智慧、中國技術、中國力量、更彰顯中國擔當。“天眼”的背后，是中國人民在長期奮斗中培育、繼承、發展起來的偉大創造精神、偉大夢想精神、偉大團結精神。正是這樣的民族精神成就了“天眼”。
中國“天眼”造價12億元，經過三年零三個多月的調試，于2020年1月11日正式運行。調試期間發現了102顆脈沖星，超過同期歐美多個脈沖星搜索團隊發現數量的總和。
為了配合“中國天眼”的建設，其所在地區約7000名居民搬遷到約10千米外的另一座小城市，以確保望遠境的性能與平靜運行。
日本野邊山用5052及6061鋁合金打造口徑45米望遠鏡
日本國立天文臺野邊山宇宙電波觀測所共有10臺球面望遠鏡（天線），直徑45米、高50米，1971年建成。球面望遠鏡位于50米高的架上，球面是用5052鋁合金板材加工的，支架用6061鋁合金擠壓型材打造，用電火花工藝加工。
加工天線表面極具挑戰性，因為其表面越光潔才能接收到越短的電波，因此必須用有一定強度性能的、韌性高的鋁合金加工，其表面粗糙度應≤25納米，同時在－20℃～＋20℃的環境中仍保持著這個精度。直徑12米的球面天線是用205塊1米×1米的鋁板鋪設的，原材料厚度30毫米，以納米為單位進行史無前例的一層一層地切削加工，每一塊都有極其精準的拋物面，為了組成大的拋物面，用了37種不同形狀的鋁板坯料。
為了制造直徑45米最大高度50米的天線，遇到的最大問題是如何減輕其自身質量，因為它的拋物面積1590平方米，質量700噸。為了輕量化，天線表層（鏡面體）采用夾層的碳纖維增強塑料蜂窩鋁板。為了避免骨架因太陽光直射而變形，在天線背面裝有隔熱鋁板。經過這種精心設計，使這種毫米波望遠鏡在世界該類裝備中如鶴立雞群，居世界頂尖水平，鏡面精度保持在170微米左右，鋁合金在這些超級天線中發揮了無可替代的作用。
5052鋁合金是制造球面射電望遠鏡最佳材料
口徑小于3米的球面射電望遠鏡的拋物面可用整塊的鋁合金沖制，因為當今世界上輥面寬度最大的冷軋機為4350毫米，口徑再大的球面射電望遠鏡就得用一塊塊拋物面鋁合金板拼接，日本國立天文臺野邊山宇宙所45米口徑的望遠鏡、美國波多黎各天文臺望遠鏡、德國波恩天文臺望遠鏡、巴西天文臺望遠鏡的拋物面都是用形狀特異的5052鋁合金板拼成，因為冷軋5052鋁合金板是制造這種拋物面板的最佳材料。
為什么拋物面都用5052鋁合金打造？因為它具有一系列優秀性能。它是美國鋁業公司（Alcoa）于上世紀20年代后期推向市場的，其標定成分（質量%）：Si0.25，Fe0.40，Cu0.10，Mn0.10，Mg2.2～2.8，Cr0.15～0.35，Zn 0.10，其它雜質單個0.05、合計0.15，其余為鋁。由Al-Mg系相圖可知，Mg在鋁中的溶解度僅次于Zn，居第二位，在450℃的極限溶解度為17.4%，室溫時只有1%，在理論上Al-Mg合金應該有相當大的時效硬化效應，但因受β相（Mg2Al3）的沿晶沉淀傾向和彌散度的限制，一般沒有價值和必要利用這種效應，全可以在退火和冷作硬化狀態使用。
AI﹣Mg合金過飽和固溶體α′的沉淀過程：
α′→GP區→β′→β（Mg2Al3）
Mg原子直徑（0.320納米）遠比Al（0.286納米）的大，淬火后GP區雖在幾秒內就能形成，但尺寸小（1.0納米～1.5納米），周圍有密集的空位云，與母相間幾乎不發生共格應變，故Mg含量≤7%的沒有明顯的時效硬化效應。
5052合金是一種中等偏低強度合金。AI-Mg合金加Mn或Cr主要為了改善抗蝕性和可焊性，但固溶部分還有一定的強化作用，Cu、Zn、Fe、Si是雜質，應嚴加控制。特點是：密度2.68g/cm3，比純鋁1050的2.705g/cm3稍低一些；有優秀的抗腐蝕性，在海洋氣氛與海水中有高的抗蝕性，表面可長期保持高的表面光潔度，幾乎“終身”不需要維護；可焊性良好，焊縫的力學性能幾乎與基體材料的相等；特別好的可拋光性能，表面處理后亮晶晶的；塑性與成形性能優秀，可加工成各種各樣的零部件，它的抗拉強度雖不高，但還是比1050工業純鋁的高不少，比3003合金的高一些，還有高的疲勞強度，不管是在實驗室還是在實際使用中，都未出現應力腐蝕開裂現象。
由于5052合金具有上述的諸多優點，成為工業界一致認同的制造射電望遠鏡球面拋物面板塊的不可多得的好材料。所以國外射電望遠鏡的“大鍋”都是用一塊塊5052合金拋物線板塊拼成的。
5052合金板的力學性能見表，它的物理性能如下：密度2.68g/cm3，熔化607℃～649℃，20℃時的電導率35%IACS，25℃時的熱導率138W/（m·℃），20℃時的比熱900J/（kg· ℃），（20℃～100℃）的線脹系數23.8×10-6/℃。在2.67%AlCl3溶液中對干汞電極（SCE）的自然電位為－936.2mV，孔食電位為－722.7mV，抗蝕性及抗應力腐蝕開裂性能均被評為A級。
5052合金只在退火（300℃～360℃）或冷加工硬化狀態下使用，它的優秀抗蝕性只在β相沿晶內和晶界均勻分布的情況下，才能顯示出來，同時有極高的穩定性，無論是退火或冷加工狀態，在室溫或低溫或敏化處理溫度（67℃～177℃）長時間加熱，均不形成沿晶β相網膜，對應力腐蝕開裂（SCC）和剝落腐蝕（EFC）也不敏感。但Mg含量＞3.5%的合金則不是這樣。
“天眼”中的鋁材
中國“天眼”所用的鋁合金板材與擠壓鋁材都是中鋁西南鋁業（集團）有限責任公司（以下簡稱“西南鋁”）提供的，它的4450塊反射面單元是用西南鋁的板材加工的。除了第一“天眼”正式啟用外，中國還有內蒙古自治區錫林郭勒盟正鑲白旗草原深處的專門“看”太陽的“草原天眼”，占地10平方千米，排列著100面白色的拋物面天線陣列，這就是被譽為“草原天眼”的明安圖射電頻譜日像儀群，英文縮寫名為MUSER。MUSER項目2008年開工建設，2013年開始進行一系列太陽射電觀測，還將投資1.3億元，進行二期建設，占地215畝，預計2023年建成，2025年投入使用。
2015年1月西南鋁就組建起以“銷售十技術”“技術＋銷售”的開發團隊，前瞻性地做好FAST市場開發，及時加強與射電望遠鏡面設計方——中國電子科技集團公司第五十四研究所的溝通協調，第一時間了解與掌握了工程建設對鋁材的需求情況。7月初，西南鋁與FAST反射面板生產廠正式簽訂了800噸反射面板和鋁板結構件的全部訂單。為盡快生產出這批需要經過陽極氧化著色處理的、對尺寸偏差、表面質量、沖孔性能等有特別要求的板材，西南鋁充分整合內部資源，發揮技術設備及人才優勢，克服工期緊、任務重等諸多困難，全面做好毛料組織、質量控制、進度跟綜各項工作，確保了產品質量與工期，在探索宇宙文明的“鋁途”中，西南鋁邁出了堅實的第一步。從2015年7月初簽訂合同到8月底交付最后一批帶卷，僅用了短短一個多月時間。
FAST工程是中國近期九大科技基礎設施之一，能參與這項國家重大工程建設，對中鋁與西南鋁來說，其意義不僅僅是對材料品質的高度認可和效益體現，更大的是中鋁公司履行國家重大科技專項工程材料保障和西南鋁“國家利益高于一切”核心價值的綜合體現，彰顯的是企業社會責任。
這臺全球第一“天眼"的反射面面積相當于近30個足球場面積，由4450塊反射面單元拼成，制造企業在收到西南鋁發來的鋁合金帶卷后，將其裁切成坯料，然后進行機械加工，加工成所需的形狀與尺寸，從2015年8月2日安裝第一塊反射面開始到2016年7月3日安裝完成，共用了11個月時間。
中國歷時5年建成了FAST，取代了美國有50年歷史的阿雷西博電離層天文臺的望遠鏡，成為全球最大的“天眼”，2016年落成時，來自世界各地的數百位科學家出席了啟動儀式。
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