空間用高可靠溫差電致冷器技術(shù)研究.pdf

1、進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)在空間領(lǐng)域的投入逐漸加大，國(guó)家層面陸續(xù)開(kāi)展了921、載人航天、探月、測(cè)繪、氣象、偵查、對(duì)地觀測(cè)和通信衛(wèi)星、飛船和目標(biāo)飛行器等重點(diǎn)國(guó)家專項(xiàng)研究。以專項(xiàng)研究為依托，開(kāi)展了高精度、高可靠空間用星敏感器、定標(biāo)黑體、CCD器件、紅外焦平面、紫外敏感器、環(huán)路熱管、空間激光器的關(guān)鍵技術(shù)研究，所有這些關(guān)鍵技術(shù)的共同點(diǎn)是溫度控制問(wèn)題。因此，選擇合理的溫度控制方式是空間領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。溫差電致冷器（Thermoelectric Co

2、oling Module，簡(jiǎn)稱TEC）以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)獲得青睞，近年來(lái)一直活躍在空間溫控領(lǐng)域。鑒于空間應(yīng)用不具備維修性的特點(diǎn)，溫差電致冷器需具備與衛(wèi)星、飛船和目標(biāo)飛行器相同的壽命，目前低軌在軌壽命為5年～8年，高軌壽命為≥15年。本文針對(duì)空間在軌飛行的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行高可靠溫差電致冷器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝研究和可靠性驗(yàn)證。
　　通過(guò)引入化學(xué)鍍鎳技術(shù)建立過(guò)渡層，提高溫差電材料的可焊性并阻擋重金屬離子的侵入；改進(jìn)焊接工藝方法，提高溫差電致冷器焊

3、接一致性和牢固度；優(yōu)化老化篩選制度，有效剔除早期失效器件；創(chuàng)新性提出真空沉積概念，在溫差電致冷器表面沉積保護(hù)膜，有效防止高濕、鹽霧、酸堿等有害氣體的侵蝕；最后，開(kāi)展溫差電致冷器空間環(huán)境適應(yīng)性和壽命試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明致冷器能夠滿足≥15年空間在軌可靠工作。
　　本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：
　　（1）攻克了溫差電材料片表面化學(xué)鍍鎳技術(shù)，提高溫差電材料的浸潤(rùn)性和焊接牢固度；
　?。?）首次采用“下脫模”技術(shù)，避免溫差電元件受損，實(shí)

4、現(xiàn)無(wú)應(yīng)力脫模；
　?。?）首次使用“電老化+溫度循環(huán)”老化篩選方法，解決了致冷器早期失效的問(wèn)題；
　　（4）采用超聲清洗工藝提高致冷器潔凈度，引入真空沉積工藝有效防止外部濕氣對(duì)致冷器造成腐蝕、短路等侵害。
　　本論文在理論基礎(chǔ)支撐和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，完成了空間用高可靠溫差電致冷器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、關(guān)鍵工藝研究以及可靠性驗(yàn)證工作。論文中所闡述的溫差電致冷器設(shè)計(jì)、工藝、可靠性方法將為今后空間其他致冷器的拓展應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，提供