辐照损伤扩散合金化制备互不固溶体系Mo/Ag层状金属基复合材料的研究

【摘要】：由于具有优异的导电性能,Ag被用于航天太阳能电池的互连器。但其抵御低地球轨道(Low Earth Orbit-LEO)空间环境的能力不足,无法满足航天飞行器长期在轨服役的要求。而Mo/Ag层状金属基复合材料具有高比强度、高比模量、低膨胀系数等特点,其导热导电、耐磨、高温和抗疲劳等性能良好,非常适合于承受交变热载荷的LEO航天飞行器。 由于Mo-Ag为互不固溶金属体系,生成热为正,相互之间很难发生扩散,Mo/Ag层状金属基复合材料制备难度较大。针对于此,本文提出了一种新的辐照损伤扩散合金化机制,基于该合金化机制,以纯Mo箔为基体金属,采用刻蚀、离子注入和复合镀渗等工艺成功制备出了Mo/Ag层状金属基复合材料,取得了以下成果: (1)所制备的复合材料与空间砷化镓/锗太阳能电池进行单点电阻点焊后,最大焊接拉伸强度为460gf,平均为430gf,达到了国家军用标准和航天用户提出的指标要求; (2)系统研究了每个工艺参数对Mo/Ag层状金属基复合材料界面强度的影响。结果表明:刻蚀工艺,银离子复合注入以及退火时间延长、温度升高都有利于Mo/Ag层状金属基复合材料的界面强度的提高; (3)采用高分辨透射电镜(HRTEM)对Mo/Ag扩散(界面)层进行了分析表征,发现了Mo/Ag界面形成冶金结合的关键在于形成了非晶合金相; (4) HRTEM和正电子湮灭(PAT)测试结果表明,Mo-Ag之间发生扩散很可能是空位带动的结果。 本文为互不固溶体系层状金属基复合材料的制备提供了一种新方法,所制备的Mo/Ag层状金属基复合材料用于LEO航天飞行器后将有效提高其在轨寿命和可靠性。