辐照损伤合金化制备Mo/Ag系列层状金属基复合材料的研究

摘要

由于具有优异的导电性和良好的可焊性,Ag常被用于空间飞行器用太阳电池阵的互连片。但其抵御低地球轨道(Low Earth Orbit-LEO)空间环境(主要为高低温冲击和原子氧侵蚀)的能力不足,无法满足空间飞行器长寿命服役的要求。而Mo/Ag系列层状金属基复合材料具有耐热冲击、良好的导电性和焊接性等特点,且能抵挡原子氧侵蚀,没有铁磁性,非常适合于承受交变热载荷和原子氧侵蚀的LEO空间飞行器。
　　课题组曾经提出了一种“互不固溶金属辐照损伤合金化机制”,解决了Mo/Ag的层状复合问题。本文在此基础上提出,即使是对于Mo-Pt固溶金属体系,由于Mo金属表面活性太低,仍然需要采用“辐照损伤合金化”的方法来提高复合材料层状界面强度(尤其是Mo/Pt之间的界面强度)。在此思路指导下,本文成功制备出了Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料,该复合材料各层之间的界面处均实现了扩散冶金结合,从而保证了界面具有较高的结合强度。
　　另外,本文采用真空蒸镀覆 Ag工艺解决了Mo/Ag层状复合材料与空间太阳能电池的电阻点焊强度稳定较差的问题,使得该复合材料可实际应用于型号。
　　最后,本文还利用慢正电子湮没多普勒展宽测试对“辐照损伤合金化”的动力学扩散机制进行了研究。
　　本文取得的主要成果如下:
　　(1)采用真空蒸镀覆Ag工艺解决了Mo/Ag层状复合材料与空间太阳电池的电阻点焊强度稳定性问题,复合材料可实际应用于型号;
　　(2)研究了Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料各层之间界面结合强度的影响因素,结果表明由于Mo金属表面活性太低,即使对于Mo/Pt固溶体系,辐照损伤合金化方法仍然是必需和有效的。同时,不同的镀覆方式、退火温度及保护气氛都会影响 Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料的界面结合强度。所制备的 Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料与空间飞行器用太阳能电池片的电阻点焊拉伸结合强度最高为500gf,平均为360gf,满足国家军标GJB2602-1996和航天用户提出的150g要求;
　　(3)采用慢正电子湮没多普勒展宽(DB)对离子注入轰击产生的辐照损伤结构做了定性和定量的分析,发现辐照损伤存在的情形及其随退火温度变化的规律。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2金属基复合材料简介

1.3金属基复合材料的制备

1.4 金属基复合材料的界面

1.5扩散机制

1.6离子注入辐照损伤及合金化

1.7金属钼的性质

1.8LEO空间环境对空间飞行器的影响

1.9 研究背景及意义、研究内容和创新点

第二章 Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料的制备研究

2.1引言

2.2实验原料和设备

2.3Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料的制备

2.4Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料的表征方法

2.5 Mo/Pt/Ag层状金属基复合材料焊接拉伸强度表征

2.6结果与讨论

2.7本章小结

第三章 Mo/Ag系列层状金属基复合材料焊接拉伸强度的影响因素研究

3.1引言

3.2实验原料和设备

3.3实验参数对比试验

3.4 Mo/Ag层状金属基复合材料的原子氧侵蚀实验

3.5 材料表征方法

3.6 结果讨论与分析

3.7 本章小结

第四章 辐照损伤结构及演化规律的慢正电子湮没研究

4.1引言

4.2实验原料和设备

4.3样品制备

4.4 材料分析方法

4.5结果与讨论

4.6本章小节

第五章 全文结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢