[发明专利]抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料制备方法，包括以下步骤：(1)将钨粉、钽粉与铝粉按一定配比，使用双锥混料机混合均匀，得到多种复合粉体；(2)将复合粉体进行逐层装填至冷等静压模具中，冷等静压成型，冷等静压压力为50MPa～200MPa，保压时间为10min～40min，得到冷等静压坯锭；(4)将冷等静压坯锭装在铝包套中，使用热等静压烧结或者真空热压烧结的方法成型，得到层状分布的铝基复合屏蔽材料；(5)铝基复合屏蔽材料采用高温双向交替轧制的成型方式，获得抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料成品板材。采用本发明的方法制备的复合材料具有致密度高、增强相分布均匀、综合力学性能好、屏蔽性能好及可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及屏蔽材料制备技术领域，具体涉及一种抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

空间环境是以决定卫星等飞行器长寿命、高可靠的主要因素之一。天然辐射导致的卫星故障高达总故障的三分之一以上。带电粒子与电子元器件相互作用，产生各种空间辐射效应，当沉积剂量超出器件的阈值后，导致电子器件失效，威胁卫星使用安全。针对这些辐射敏感器件，采用相应的屏蔽材料对器件进行屏蔽，使电子器件的辐射总剂量下降到其阈值一下，可以有效的延长电子元器件的使用寿命。

在不损失结构强度、导电性能等的前提下，同等面密度下多层屏蔽材料的防护性能优于单一铝材料。一般而言，利用低原子序数(低Z)材料屏蔽高能质子更有效，而利用高Z材料(钽、钨、钛、铅等)屏蔽高能电子和韧致辐射更有效。因此，可采用多层屏蔽的设计方法，将高Z材料和低Z材料结合，达到屏蔽效果优化的目的。

目前采用贴片的方法制备空间屏蔽材料，如将高Z材料，如钽，和低Z材料，如铝、镁等实现贴合，但是高Z材料与低Z材料存在密度、熔点和热变形性能差异大，难以实现焊接连接和变形连接，而材料的物理性能，如热导率和热膨胀系数差异明显，也导致了贴片等结合方式存在层片间结合力弱，贴片层在冷热循环空间严苛条件下易脱落等问题，对屏蔽材料的可靠性应用提出严峻挑战。

发明内容

本发明的目的针对现有贴片式空间屏蔽材料的的缺点，提供集成化、高可靠性和可设计的空间高能电子屏蔽材料的制备方法，该方法制备的复合材料具有致密度高、力学性能好，屏蔽效果好及可设计等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料，其包括钨的质量含量为10％～40％，钽的质量含量为10％～50％，其余为纯铝或铝合金基体，屏蔽材料具体的成分及组成形式依据辐射源以及面密度的要求计算优化获得，采用蒙特卡洛法进行优化计算，获得优选的成分组成及排布方式。

本发明还提供上述抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料的制备方法，其包括：

第一步，将部分钨粉和部分铝粉按比例混合，得到铝钨复合粉体；

第二步，将部分钽粉和部分铝粉按比例混合，得到铝钽复合粉体；

第三步，将部分钨粉、部分钽粉和部分铝粉按比例混合，得到铝钨钽复合粉体；

第四步，将上述复合粉体逐层按照一定比例装填至冷等静压模具，进行冷等静压成型，得到高低Z复合材料层状分布的冷等静压坯锭；

第五步，将冷等静压坯锭使用热等静压烧结的方法成型；

第六步，将第五步获得的成型材料在马弗炉中双向交替轧制，获得抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料。

本发明还提供上述抗高能电子辐射铝基复合屏蔽材料的制备方法，其包括：

第一步，将部分钨粉和部分铝粉按比例混合，得到铝钨复合粉体；

第二步，将部分钽粉和部分铝粉按比例混合，得到铝钽复合粉体；

第三步，将部分钨粉、部分钽粉和部分铝粉按比例混合，得到铝钨钽复合粉体；