“直播星”是广播电视直播卫星的简称。直接广播卫星通过卫星将视像、图文和声音等节目进行点对面的广播，直接供广大用户接收。而直播星电视最重要的组件就是由平板天线构成的信号收发器。

平板天线，指的是一种仅在一个特定的方向传播的天线。平板天线一般用在点对点的情形下。它们被叫作“贴片天线”。平板天线有振子式、缝隙式等几种，它们集中的特点是体积小、重量轻、风阻小、安装使用方便；内置高频头使天线与高频头一体化，调节便利；平板天线的效率较高，特别适用于直播星电视的接收。

随着星载平板天线向高集成、轻量化和高性能的方向发展，对天线材料的力学性能要求越来越高。目前，星载天线的真空钎焊材料通常采用3A21铝合金，具有易加工及精度高等特点，但其基体强度低，焊缝最大抗拉强度只有基体强度的一半，已不能满足未来星载天线的强度要求。

6061与6063铝合金同属六系中等强度合金，具备良好的切削性能和优良的焊接性能。虽然真空钎焊后，抗拉强度和屈服强度会大幅降低，但可通过热处理强化方式将抗拉强度提升到要求的范围内，使整个材料达到设计要求。

平板天线属于大尺寸薄壁多层空心复杂结构部件，是直播星的重要部件，采用六系铝合金材料，对天线机械强度和平面度都提出了较高要求，保证这些要求的热处理强化工艺是天线制造技术中的关键工艺之一。

星载平板天线基本结构如图所示，外形尺寸为666mm×495mm×30mm，采用6063铝合金制造，天线经四层零件真空钎焊而来，最薄处0.8mm，属大型高精度薄壁多层空心复杂结构部件。天线辐射面分布有近千只0.8mm×2.6mm圆极化凸台，天线安装面装配有多台单机，对天线机械强度和平面度有较高要求。该天线的制造流程如下所示。

1.热处理强化工装设计：

天线变形的影响因素

为保证天线平面度要求，需设计专门工装控制天线变形，要求在满足刚度的情况下，尽可能减薄和简化夹具，以尽量减小对淬火冷却速度的影响。对天线平面度影响因素有∶

1）天线整体气淬冷却速度；

2）天线上、下及四周的冷却速度；

3）工装与天线的间隙余量，需要考虑工装与天线之间的不同热膨胀系数；

4）热处理强化过程中的加热和冷却时，天线与工装之间应保证能自由伸缩，防止高温下黏连产生的局部变形。

通过以上因素考量，设计了一种热处理强化过程专用保形工装，如图所示，天线位于工装中间。

设计包含了以下要点：

1）工装应让开天线辐射面圆极化凸台，为辐射面和安装面提供一个基准平面，该平面在固溶温度（540℃）下具有足够的刚性。

2）在保证热刚度的情况下，尽可能减薄和简化夹具，以尽量减小对淬火冷却速度的影响，工装呈框架结构，便于气淬时气体能从上下及四周吹到零件。

3）间隙设计考虑天线和工装的膨胀系数α，天线从20℃升温至固溶温度540℃的膨胀量计算得0.31mm，不锈钢工装膨胀量计算得0.12mm。综合考虑天线本身平面度和工装平面度，防止安装时局部间隙过小造成安装时或膨胀后发生挤压变形，因此安装后天线距工装表面间隙设计为0.55mm。

4）高温下防黏连在天线辐射面与工装贴合面，设置一层石墨纸。

5）夹具上设计有测温热电偶的固定孔。

2.淬火工艺参数：

铝合金淬火强化也就是固溶时效处理，是加热到较高温度后，控温冷却至固溶温度，冲入高压氮气强冷。因此固溶温度选为540℃，同时为了使铝合金内的元素能够均匀分布到基体中，固溶时间取2.6 h。

为了保证天线平面度和强度要求，宜采用合适的冷却速度。当真空气淬压强为0.08MPa时，冷却速率接近24℃/min，大于临界冷却速度7.2℃/min，既能保证天线强度要求，又能减小天线淬火变形。因此，真空气淬压强取0.08 MPa，同时采用天线上、下及四周多个角度同时吹入强冷氮气冷却，通过调整上、下及四周风吹的距离来控制天线的冷却速度。

具体淬火工艺如下：

通过分析了天线气淬变形影响因素，研究了铝合金真空钎焊后气淬强化工艺，并且设计了专用工装，最终在热处理强化过程中，基体材料和焊缝强度均得到提升，成功完成了制造任务。

设备选择：除了良好的工艺设计，对真空热处理设备的选择也是完成工艺的重要因素。SIMUWU公司生产的RVGQ真空气淬炉是完成此类工艺的绝佳选择。其工艺性能能完全满足此类热加工的需求，拥有良好的温控精度，均温性和气淬均匀性。全程PLC控制，生产方便快捷。工艺可重复性高，生产稳定，质量产量均能够得到保证。