ASTM E2089-15(2020)
Стандартные практики наземной лабораторной оценки взаимодействия атомов кислорода с материалами для космического применения
- Стандартный №
- ASTM E2089-15(2020)
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- Последняя версия
- ASTM E2089-15(2020)
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
ASTM E2089-15 (переутвержден в 2020 г.) содержит стандартизированные методы оценки взаимодействий атомарного кислорода в наземных лабораториях для материалов, используемых в космических приложениях. Разработанный комитетом ASTM E21 по космическому моделированию и применению, этот стандарт предназначен для стандартизации процедур воздействия атомарного кислорода, снижения изменчивости результатов на различных экспериментальных установках и облегчения понимания различий в реакциях материалов.
Основные термины, определения и система измерений
Стандарт четко определяет ключевые параметры для оценки атомарного кислорода: выход эрозии атомарного кислорода относится к объему материала, эродированного каждым падающим атомом кислорода (см³/атом); поток атомарного кислорода относится к общему количеству атомов кислорода, достигающих поверхности (атомов/см²); а поток атомарного кислорода — это скорость поступления в единицу времени (атомы·см⁻²·с⁻¹). В частности, определены понятия эффективного потока атомарного кислорода и эффективной скорости потока атомарного кислорода, которые моделируют реальные условия эрозии материалов при воздействии на низкую околоземную орбиту.
Стандартная система свидетелей
Название материала Рекомендуемая толщина Пространственная эрозионная текучесть (см³/атом) Особые требования Kapton H Полиимид 0,05 мм 3,00×10⁻²⁴ Диаметр＞5 мм, снят с производства Kapton HN Полиимид 0,05 мм 2,81×10⁻²⁴ Содержит атомарные кислородстойкие неорганические частицы TFE-фторуглерод FEP 0,05 мм 2,00×10⁻²⁵ Фторполимерный материал Полиэтилен низкой плотности (ПЭ) 0,05 мм 3,97×10⁻²⁴ Стандартный полимерный эталон Пиролитический графит (PG) 2 мм 4,05×10⁻²⁵ Диаметр > 5 мм, высокопроизводительное тестирование
Ключевые технические моменты процедуры испытания
Характеристики подготовки и обработки образцов
В стандарте подчеркивается, что химический состав поверхности образца должен соответствовать реальным материалам космического применения. Процедуры очистки должны имитировать процесс очистки растворителем перед реальным полетом, избегая использования чистящих растворов, которые могут изменить химический состав поверхности. Для образцов толщиной ≤ 0,127 мм требуется дегидратация в вакууме <200 мТорр в течение 48 часов, чтобы гарантировать удаление поглощенной влаги.
Методы контроля области воздействия
Экранирование области выполняется с помощью металлической фольги (например, алюминиевой фольги), жертвенных полимеров (например, полиимида) или стекла. Особое внимание следует уделить тому факту, что металлическое экранирование в области возбуждения ВЧ или СВЧ может вызвать электромагнитные взаимодействия, приводящие к аномальному потоку атомарного кислорода. Рекомендуется использовать тонкий полиэфирный клей для инкапсуляции образца, чтобы избежать загрязнения силиконовыми клеями.
Метод определения эффективного потока
Стандарт определяет два метода расчета эффективного потока на основе потери массы и потери толщины. Для непокрытых образцов для испытаний эффективный поток атомарного кислорода определяется с использованием образцов полиимида Kapton H или HN. Для покрытых образцов также необходимо испытать незащищенный образец материала подложки.
Система формул расчета
Стандарт предоставляет полную систему расчета: эффективный поток fk = ΔMk/(AkρkEkt) и эффективный поток Fk = fkt = ΔMk/(AkρkEk). Расчет выхода эрозии на основе потери массы: ES = ΔMS/(ASρSFk); расчет на основе потери толщины: ES = ΔxS/Fk.
Требования к отчетности по данным и спецификации формата
Отчет об испытаниях должен включать сравнительный лист данных по эрозии для четырех стандартных материалов-свидетелей, в котором подробно описаны эффективный расход, эффективный поток, толщина или потеря массы относительно Kapton HN, измеренный выход эрозии и предполагаемый пространственный выход эрозии для измерения эффективного потока. Также должны быть представлены ключевые данные, такие как материал, используемый в испытуемом образце, эффективный поток, потеря толщины или потери массы и предполагаемый пространственный выход эрозии для измерения эффективного потока.
Рекомендации по развитию технологий и внедрению стандартов
С момента своей первоначальной публикации в 2000 году стандарт ASTM E2089 претерпел множество пересмотров и переодобрений, что отражает постоянное развитие технологии наземного моделирования атомарного кислорода. Переодобренная версия 2020 года обеспечивает лучшее соответствие реальной космической среде, особенно в выборе материалов-свидетелей и обработке данных.
Рекомендации по внедрению
1. Лаборатории должны установить регулярные процедуры экспозиции для стандартных свидетельских материалов для проверки операционной согласованности.
2. Разработать базу данных по выходу космической эрозии, особенно для данных по новым материалам на орбите.
3. Учитывать различия в синергетических эффектах между различными наземными установками и космической средой.
4. Выбор высокоточных весов должен учитывать минимальное измеримое требование к потере массы.
5. Установить стандартизированные рабочие процедуры для обращения с образцами и их хранения.Контроль точности и смещения
Поскольку конкретная система экспозиции атомарного кислорода не указана, стандарт не может указывать точность процедуры измерения. Рекомендуется, чтобы каждая лаборатория создала внутреннюю систему контроля точности посредством регулярных перекрестных сравнений и испытаний стандартных образцов, а также подтверждала надежность результатов испытаний, участвуя в международных сравнительных экспериментах.
ASTM E2089-15(2020) История
- 2020 ASTM E2089-15(2020) Стандартные практики наземной лабораторной оценки взаимодействия атомов кислорода с материалами для космического применения
- 2015 ASTM E2089-15 Стандартные практики наземной лабораторной оценки взаимодействия атомов кислорода с материалами для космического применения
- 2000 ASTM E2089-00(2014) Стандартные практики наземной лабораторной оценки взаимодействия атомов кислорода с материалами для космического применения
- 2000 ASTM E2089-00(2006) Стандартные практики наземной лабораторной оценки взаимодействия атомов кислорода с материалами для космического применения
- 2000 ASTM E2089-00 Стандартные практики наземной лабораторной оценки взаимодействия атомов кислорода с материалами для космического применения
