空间条件下金属表面的退化，特别关注氢复合过程
材料科学
2015-06-08 v1
摘要
金属结构在空间技术中的广泛使用带来了在空间条件下发生退化的风险。过去十年中开发的用于空间应用的新类型材料，大多数尚未针对不同的空间任务场景进行充分测试。很少有人了解材料退化如何影响长期空间任务中航天器和设备的稳定性和功能。我们的目标是预测太阳风和电磁辐射如何退化金属结构。因此，对空间条件下材料退化进行了实验和理论研究。这些研究在德国航空航天中心（DLR，德国不来梅）和绿色戈尔大学（波兰）完成。本文介绍了这些研究的理论部分。据提出，由金属自由电子与太阳质子复合产生的充满氢分子气体的金属气泡会在辐照表面上形成。开发了气泡形成的热力学模型。我们研究了 H₂ 气泡的形成过程，作为金属温度、质子注量和能量等的函数。我们的模型已通过不来梅 DLR 设施完成的辐照实验得到验证。气泡形成的后果是此类退化金属物理和热光性质的变化。我们表明，高表面密度的气泡（高达 10^8 cm^{-2}）具有典型气泡直径约 0.4 μm，将导致金属表面粗糙度的显著增加。这可能对任何空间任务产生严重后果。金属箔热光性质的变化对太阳帆推进技术尤为重要……
引用
@article{arxiv.1506.01790,
title = {Degradation of metallic surfaces under space conditions, with particular emphasis on hydrogen recombination processes},
author = {Maciej Sznajder and Ulrich Geppert and Mirosław Dudek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.01790},
year = {2015}
}