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“材料应用验证”是为适应复杂工程研制任务而建立的一种材料多参数指标在特定服役需求下应用适用度评估的综合评价方法，也是通过一系列的试验、测试与表征手段获得材料各项性能数据、曲线、图谱，并通过综合分析确定材料应用可行性的分析方法。文章从航天器发展对高性能、多样化材料快速应用转化需求出发，阐释材料应用验证任务具有指标体系的综合性、通用性、短周期、低成本以及闭环式验证特点，进而提出了覆盖性、关重性、精准性、独立性、经济性的指标体系设计原则，以及材料应用验证的三层级五要素即材料批次稳定性、工艺适用性、环境适应性、服役安全性及组件健壮性指标体系设计及优化方法。

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当前航天器材料应用验证工作中必须解决的问题主要集中反映在验证需求的合理性、驱动性，验证对象的信息准确性、功能覆盖性以及验证结果判读决策性和可复用性。为了更好地解决这些问题，本文利用德尔菲调查、头脑风暴、文本挖掘、环境扫描、情景规划、回溯预测、趋势外推、多准则决策等科学研究方法，设计了验证对象研判、需求&技术研判、难度&风险研判、验证路径研判、数据&结果研判等模型，建立了系统性、原则性的信息提取与研判的要求和流程。通过材料应用验证信息提取与研判方法的制定，可有效保障验证实施精准性，提升验证工作质量。

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梳理了空间可展结构的分类及发展趋势，从铰接可展结构-带簧铰链、杆状可展结构、面状可展结构及体可展结构四个方面调研了刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用现状，从力学和黏弹性特性方面提出了其在可展结构中的应用优势及需要考虑的问题。高模量、低密度、低膨胀系数的刚性基体高应变复合材料是空间可展结构的应用方向，而刚性基体高应变复合材料可展结构的设计方法，以及将其用于大尺寸可展结构的低成本和高精度制造工艺仍有很大的探索空间。

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为解决航天领域优选材料的难题，针对航天器用材料服役环境特点及材料自身性质，分别从材料性能、工艺、服役环境和安全四个方面构建了航天器材料应用验证评价的技术指标，通过层次分析法（AHP）和熵权法建立航天器材料应用验证量化评分模型，并以两批次航天器用涂覆材料为例，通过AHP-熵权组合赋权，将主观和客观方法相结合，确定了涂覆材料的综合权重，最后利用模糊综合评价的方法对两批次航天器涂覆材料的性能进行了评分比较，实现了材料综合性能的量化打分。

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对牌号为Au₈₀Sn₂₀的金锡焊带材料在208~423 K的电阻率及热导率与温度的函数关系进行了研究，并对其在多芯片组件（MCM）中的传热效果进行了评估。分别对材料在208~423 K中5个温度点的电阻率及4个温度点的热导率进行了测试，基于理论模型建立电阻率/热导率随温度变化的函数关系，最终采用模拟热扩散数值方法评估材料在高温下的传热能力。结果表明，采用修正函数模型后，金锡焊带材料在208~423 K下热导率与电阻率的关系符合测试结果，随芯片表面温度的边界条件从208 K升高至423 K，采用变温热导率模型得到的热流密度模拟计算结果相比理想化恒定热导率模型的差异性逐渐升高至5.5%。综上，金锡焊带材料热导率与电阻率的关系符合Wiedemann-Franz法则修正后的Smith-Palmer方程，在该材料传热设计时应考虑其热导率温度效应。

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针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求，开展分析和试验，验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析，基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa，小于剪切强度0.36 MPa，满足强度裕度要求。其次，针对目前超薄蜂窝研制批次稳定性较差、剪切模量波动性较大的问题，对蜂窝剪切模量波动对基板力学性能的影响进行分析，结果表明，基板应力应变分布水平对剪切模量变化不敏感，蜂窝剪切模量降低50%后，基板蒙皮碳纤维最大应变减小3%，蜂窝芯子最大横向剪切应力减小9%，基板最大位移增加7%，可为蜂窝评估提供数据支撑。最后，开展基板缩比件和全尺寸基板的力、热试验，试验后基板未发生损伤。分析和试验结果表明：国产超薄铝蜂窝芯材性能满足要求，可在太阳翼基板上应用。

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派瑞林（Parylene）薄膜主要用于功率电刷的三防，确保电功率的稳定传输。本文对两种规格（17和27 μm）Parylene薄膜的厚度、热性能、绝缘性能、在铍青铜上的附着性能以及耐空间辐照性进行了研究。结果表明：通过真空气相沉积法制备的Parylene-C涂覆材料厚度误差可控在2 μm内；膜层在铍青铜上的附着力等级为1级，薄膜热分解温度为453 ℃，两种厚度薄膜击穿电压分别为3.65 kV（17 μm）和5.27 kV（27 μm）；经2.5×10¹⁵ p/cm²质子辐照后，膜层外观均完好，附着性能、热性能、绝缘性能仍满足工程使用需求；经2.5×10¹⁶ e/cm²电子辐照后，膜层出现严重开裂、起皮现象。对电子辐照前后膜层的热性能、红外结构等进行了进一步的研究，分析了电子辐照后膜层的失效机理并获得了Parylene-C涂覆材料膜层耐空间电子辐照上限为1×10¹⁴ e/cm²。

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为满足低损耗的设计需求，太赫兹微波组件中一般使用熔融石英基板。不同于光学系统对熔融石英材料的要求，应用于太赫兹等高频段微波组件的熔融石英基板材料不仅需要具备稳定的介电性能，还需要更优异的表面镀膜特性与电路图形、外形等加工精度要求。本文基于薄膜电路制造工艺要求，针对JC-Z05石英基板膜层附着力、表面刻蚀精度、切割质量、粘接强度等关键工艺特性研究，并通过改进工艺参数，进一步优化JC-Z05石英基板工艺适用性，提升国产石英基板材料作为在太赫兹频段薄膜电路制备的可靠性。研究结果表明，国产化熔融石英基板，结合优化后的薄膜电路制作工艺，制作出的电路具有膜层附着力强、外形切割公差小以及粘接可靠性高的特点，可满足复杂宇航环境中的高可靠应用。这一工作可为后续熔融石英电路基板在太赫兹领域的应用提供参考。

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针对太阳翼基板用高性能低密度5056铝蜂窝芯的需求，开展了国产5056超薄铝箔制备及配套阳极氧化表面处理、国产5056铝蜂窝的制备和性能评价。研制的国产5056铝蜂窝芯公称密度17.28 kg/m³，节点强度为1.87 kN/m，蜂窝芯裸压缩、平面压缩、L向剪切、W向剪切强度分别达到了0.29、0.31、0.38、0.27 MPa，力学性能均达到了进口蜂窝芯的水平。蜂窝芯胶膜热破工艺性能较好，网格夹层结构节点无脱开，弯曲刚度和强度测试值均达到了进口蜂窝测试值的水平，可以满足使用需求。试验结果可为后续高性能低密度铝蜂窝芯的型号应用及原材料国内自主保障提供数据基础及技术基础。

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研究了一种新型光学相机碳纤维复合材料桁架结构的胶接装配方法。对胶接装配的工装设计、胶黏剂选择、表面处理、胶层控制、装配原则进行了详细的分析。通过制定科学的装配方法和工艺，减小了桁架结构的装配应力，提高了装配精度和稳定性，最后对装配后的桁架结构进行了正弦和随机振动试验。结果表明采用该胶接装配法装配的桁架具有较高的装配精度和稳定性，可为空间光学相机中复合材料桁架结构的装配提供一种崭新的思路和方法。

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金丝材料应用于航天器小型化微波模块等产品的电路封装中，金丝键合界面受高低温环境影响易产生性能变化从而影响服役可靠性。本文对金丝界面高低温特性的演化规律进行了研究，包括空间温度环境模拟试验后的界面与成分迁移、界面层厚度变化、键合金丝拉伸剪切力与失效模式演变，得出不同温度条件处理后的金铝键合界面微观组织变化规律。结果表明高低温循环试验后金丝界面仍保持较高的结合强度，一定程度的金属间化合物生长提高了键合界面强度。高温贮存试验中，随着贮存时间的增加，金丝界面层IMC（Intermetallic Compound）厚度和金属间化合物不断增长，失效破坏位置越来越多地出现在键合界面处，铝金属化层附近的金含量因扩散而增高，金铝键合界面处IMC界面层厚度的增加降低了界面结合强度。

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金锡焊料具有强度高、抗氧化性好、抗疲劳、蠕变性能优良等优点，在混合集成电路中得到越来越多的应用，尤其是在大功率高可靠集成电路中通过共晶焊接来降低封装热阻和提高芯片焊接可靠性。本文分析了国产金锡焊料的基础特性，基于国产金锡焊料采用手动方式进行功率芯片摩擦共晶焊接关键控制参数焊接工艺研究；对功率芯片金锡焊接宇航应用可靠性进行验证。结果表明，经历系列严苛的宇航环境热力学试验，剪切强度满足相关标准要求并保持强度稳定，显示了焊接的高可靠性。

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从航天器产品空间可靠性要求的角度出发，提出了低温共烧陶瓷（LTCC）材料在模拟空间服役环境下材料特性评价的方法，主要包括大温域、温度循环、辐照等试验的条件及试验后力/热性能及电性能评价方法，采用该方法对某国产LTCC材料进行了评价。结果表明，在大温域试验条件下，热导率从-65 ℃时的4.77 W/（m·K）下降到了175 ℃时的2.89 W/（m·K），弯曲强度从-65 ℃时的445 MPa下降到了0 ℃时的310 MPa并稳定在了310 MPa左右，热膨胀系数虽随温度的升高而增大，但随温度的变化趋势与同类进口材料基本一致，而在温度循环及模拟空间环境辐照试验条件下，各考核项目均变化不大，表明其性能基本可以满足宇航应用的可靠性要求，该研究成果可为LTCC材料的宇航应用提供技术指导。

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以先驱体浸渍裂解（PIP）工艺制备的C/SiC复合材料为对象，研究了C/SiC复合材料在典型模拟环境下的高温拉伸性能，首次获得了约3 000 s时间不同变状态条件下材料的高温拉伸性能数据，探讨了不同条件下C/SiC复合材料高温承载行为及其变化规律。研究结果表明，C/SiC复合材料经历约3 000 s复杂阶梯热环境后拉伸强度仍保持60%左右；经历大温度梯度热震后，C/SiC复合材料的高温拉伸性能保持率反而提高，最高保持率超过80%；热震温差越大，热震后保温时间越长，对材料的高温拉伸性能保持和提高越有利。

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面向航天器对高性能缓冲材料的设计需求，采用重复压缩循环加载、长时恒压强加载、长时恒位移加载等多种加载方式，对三聚氰胺泡沫材料在不同状态下的压缩缓冲性能进行了表征。分析了压溃预处理、多次抽真空预处理、长时压缩处理等多种处理方式对三聚氰胺泡沫压缩缓冲性能的影响规律。结果表明，随着60%重复正压缩次数增加，泡沫压强-位移曲线逐步滞后；重复正压50次后，泡沫发生9.8%永久塑性变形；负压压溃预处理对泡沫力学性能影响较大，6和8 mm泡沫最大压强分别衰减至64%和66%；长期恒位移压缩两个月后，泡沫压强衰减14.88%。三聚氰胺泡沫压缩试验结果可为后续航天器缓冲材料、缓冲结构的选择和设计提供参考。

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考察了一种适用于卫星太阳翼基板的国产中温固化胶膜的胶接性能和热破工艺性，并分别采用国产和进口胶膜，利用胶膜热破施胶方法制备了碳纤维网格面板/铝蜂窝芯夹层结构，对其弯曲性能进行评价。结果表明，国产胶膜的室温拉伸剪切强度（铝基材）为34.9 MPa，150 ℃时拉伸剪切强度降为10.2 MPa，-150 ℃时拉伸剪切强度降为30.4 MPa。碳纤维复合材料作为胶接基材时，室温拉伸剪切强度为17.5 MPa，破坏模式为基材分层破坏和胶黏剂内聚破坏的混合破坏模式。国产胶膜具有良好的热破工艺特性，在合适的工艺条件下，破孔率优于99.9%，90°板-芯剥离强度为15.4 N/cm；采用国产胶膜制备的蜂窝夹层结构的弯曲性能与采用进口Redux312UL的接近，弯曲刚度为1.94×10⁸ N·mm²，弯曲强度为35.7 MPa。

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研究了25 μm石墨膜在能量100 keV最大注量2.5×10¹⁵ p/cm²的真空质子辐照条件下的微观结构和热性能，采用拉曼光谱（Raman spectrum）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）进行微观结构分析，采用激光闪射法（LFA）进行热性能分析。石墨膜晶面间距为0.335 83 nm，石墨化度为95.0%。结果发现，质子辐照会导致石墨膜表层产生缺陷，片层间距增大，石墨化度降低，氧含量升高；随着质子辐照注量的增加，Raman光谱中D和G峰的积分面积比表明缺陷密度不断增加。25 μm石墨膜经过能量为100 keV注量为2.5×10¹⁵ p/cm²质子辐照后，石墨膜热扩散系数无明显变化。

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碳纤维具有多晶多相特性，为了研究微晶结构特性对热导率的影响，本文通过XRD对碳纤维的微观特征结构参数的表征，对导热性能与微观特征结构的关联性进行了研究。研究结果表明，碳纤维热导率随着石墨微晶的基面宽度（L_a）、堆砌厚度（L_c）和平均堆垛层数（N）的增大而增大，随着孔隙率（V_p）的增大而降低。基于Raman图谱的分峰拟合信息，对碳纤维的石墨化度进行分析。结果显示，碳纤维的石墨化度越大，热导率越高。

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针对复合材料气瓶应变检测的需求，提出了一种光纤光栅传感器植入碳纤维缠绕铝合金内衬的复合材料气瓶的方法，首先在室温下将光纤光栅传感器粘接在经过喷砂处理的铝合金内衬外表面，然后对粘接了光纤光栅传感器的铝合金内衬进行高温老炼，最后进行碳纤维缠绕和固化。开展了8只光纤光栅应变传感器植入复合材料气瓶的试验，其中6只传感器在复合材料气瓶150 ℃/1.5 h固化后保持存活，实现了复合材料气瓶固化、水压疲劳、高温试验等过程中的应变检测。结果表明，所提出的方法可以减小内衬的粗糙外表面导致的光纤光栅信号衰减，验证了光纤光栅传感器植入复合材料气瓶进行应变检测的可行性。

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基板是空间太阳电池阵电池电路的安装基础，“上下碳纤维复合材料网格面板+铝蜂窝芯+聚酰亚胺膜”是基板的典型结构。高模量碳纤维作为太阳翼核心关键原材料，必须实现自主可控，避免受制于人。为此，开展了国产高模碳纤维CCM40J-6K/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用试验研究，提出了CCM40J-6K/环氧复合材料在产品应用上的宏观力学、微观网格抗拉脱、聚酰亚胺膜粘贴等三个关键环节，针对性地设计并实施了常温和高低温交变力学性能、网格面板节点结合力、聚酰亚胺膜粘贴性能以及基板结构热循环性能等5个方面的测试验证。验证结果表明：CCM40J-6K太阳翼基板各项力学性能与进口M40JB-6K相当，可以沿用原M40JB-6K相关基板成型工艺，单层及多层铺层基板试验件能够经受高低温交变及热循环恶劣环境，试验件试验前后力学性能无明显变化，且聚酰亚胺膜无脱粘现象，网格节点拉伸强度国产碳纤维网格面板相比进口碳纤维网格面板高18.9%。说明国产碳纤维CCM40J-6K能够应用于太阳翼基板结构研制。

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国产CCM40J-6K高模碳纤维基板的空间高低温热循环耐受性是决定其是否可以大规模应用于空间太阳电池板的关键因素，必须解决交变热环境下的面板与电池电路的匹配性和长寿命问题。本文以国产CCM40J-6K高模碳纤维/环氧复合材料的太阳电池板为研究对象，开展了热循环环境适应性试验研究，分别从国产和进口碳纤维基板适应高低温交变能力对比、国产碳纤维基板铺设电池电路后适应热环境能力以及电池板在轨寿命等3个方面进行测试试验。结果表明：国产碳纤维CCM40J-6K所构成的电池板综合性能与进口M40JB-6K相当，CCM40J-6K基板与三结砷化镓电池片匹配性良好，国产碳纤维电池板经疲劳热循环后的开路电压和短路电流的变化率分别为0.55%和0.24%，太阳电池片和玻璃盖片外观完好无损，太阳电池电路与基板聚酰亚胺面保持绝缘，且碳纤维表面无脱粘现象。说明国产碳纤维CCM40J-6K能够应用于太阳电池板研制。

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为考察空间辐射环境对J312L结构胶性能的影响，通过电子扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、热重分析仪（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、真空出气和力学性能测试，研究了辐射对J312L结构胶的微观形貌、分子结构、耐热特性、污染特性和力学性能的影响，并对材料辐射老化机制进行了分析。结果表明总剂量辐射对J312L结构胶耐热、真空污染和力学特性影响显著。1.5×10⁹ rad（Si）⁶⁰Co γ 射线辐射后胶黏剂拉伸剪切强度为4.8 MPa，真空总质量损失（TML）为2.36%。与初始相比，玻璃化转变温度和5%热分解温度分别降低了31和84 ℃，表明高剂量作用下胶黏剂以辐射降解为主。

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键合金丝广泛应用于小型化星载装备多芯片组件中，而复杂的空间环境要求键合金丝具有良好的可键合性和应用可靠性。本文在深入分析星载多芯片组件应用需求和典型失效模式的基础上，构建了键合金丝应用评价体系，从材料基础性能、工艺适用性和应用可靠性三个方面对键合金丝的可用性进行了全面的评估。应用本文提出的评价体系，对某国产键合金丝进行了系统应用评价，各项测试表明国产键合金丝与拟替代的进口金丝基础性能指标、可键合性和键合可靠性均相当，且在高温下国产金丝键合强度退化慢于进口金丝，呈现了更优异的应用可靠性。

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为了确保星载微波电路用高纯氧化铝基板的国产化可靠替代，本文通过全面分析星载产品用高纯氧化铝基板的工艺适用性验证需求，研究建立了星载微波电路用高纯氧化铝基板的工艺适用性验证指标体系，确定了验证试验项目，利用微波电路工艺件试验和组件产品环境适应性考核等试验验证手段，示范性地阐释了陶瓷基板类材料工艺适用性验证方法。研究表明，基于验证需求分析确定验证项目，通过试验与工艺实践获得各类验证数据进行多维度综合评价，可以给出客观完整、科学有效的工艺适用性验证结论。

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星载吸波材料是复杂空间环境条件下天线、微波部组件大功率使用中满足隔离度要求的核心部件。本文研究了星载吸波材料真空功率耐受性能和吸波材料原材料制备工艺关键要素之间的关系，文中首先介绍了星载吸波材料电磁波吸收机理，其电磁参数直接关系到电磁波吸收性能优异与否；接着给出了影响电磁参数稳定性的原材料制备关键要素，以及成型材料的机加工艺特点；随后构建了一套星载吸波材料功率耐受性能的验证平台，开展功率试验；对两种工艺固化方法制备的原材料，分别制作了波导型吸收负载试验件进行试验验证。结果表明：（1）未进行高温预处理的吸波材料，残存未固化的小分子，会导致在高温真空工况下可凝挥发物析出增多，与外导体镀银层发生氧化反应，进而使负载组件的驻波变化率较大；（2）经过高温预处理后的吸波材料，在高温下的真空质损和可凝挥发物均得到了有效控制，其电磁参数也趋于稳定，负载组件的驻波变化率试验前后差异不大。因此，吸波材料原材料工艺制备过程中高温预处理属于关键要素；该工艺固化方法的有效实施将有助于星载吸波材料的应用，提高航天器在轨服役可靠性和安全性。