Progress in the study of radiation-resistant high-strength magnesium alloys for space station extravehicular exposure

结构轻量化在航天领域可产生显著的社会和经济效益。镁合金作为实际工程应用中密度最低的金属结构材料，是实现各类航天飞行器结构轻量化的理想材料之一。宇宙空间的高能粒子对飞行器的长期服役稳定性提出了挑战，研发具备优良辐射屏蔽能力的高性能镁合金材料，并在轨测试其在空间长期服役稳定性，不仅能提升航天器的服役寿命，还能实现结构轻量化，是一种经济高效的解决方案。本研究首先针对几种抗辐照高强韧镁合金，使用Geant4蒙特卡罗程序对材料的中子屏蔽性能进行了评估，同时开展了为期1年的空间舱外暴露实验，评估了材料在空间环境综合因素影响下的性能演化规律。通过扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）等表征手段，对比分析了空间暴露样品与地面原子氧模拟暴露样品的微观形貌和表面氧元素变化。结合前期低温力学性能测试结果，从材料的低温力学行为和原子氧侵蚀对材料性能影响的两个关键维度，深入探讨了镁合金在空间环境下的适用性。研究结果表明，空间辐射屏蔽镁合金具备优良的热中子屏蔽性能，在低温环境下可展现优异的力学性能，空间返回样品和地面原子氧模拟样品在经过1年期暴露后表面保持完整，表面氧元素含量无显著上升，论证了镁合金作为空间辐射屏蔽材料在长期服役条件下的稳定性与可靠性。本研究为镁合金在航天飞行器辐射防护结构中的工程化应用提供了重要的实验数据和理论支撑。