本发明属于航天器地面试验技术领域，具体涉及一种用于航天器外露金属材料多因素空间环境协同效应试验方法。
背景技术：
航天器在轨运行时，空间碎片防护材料(大部分为金属材料)面临着高低温及其交变、微小碎片、原子氧(AO)、高能粒子辐射等恶劣的空间环境。
近年来的研究发现，单个空间环境因素的地面模拟试验常常与空间飞行实验的数据不吻合，多种空间环境因素引起的协同效应逐渐引起人们的注意。
以色列Ronen Verker研究小组利用激光驱动的高速微小碎片研究了微小碎片与原子氧对航天器表面聚合物热控材料的协同效应；日本九州技术大学学者使用二级轻气炮和激光照射试验，研究了太阳能电池等脆性表面材料在受到超高速撞击时产生的等离子体现象等。
在国内，北京卫星环境工程研究所对S781白漆、SR107-ZK白漆、F46镀银、OSR二次表面镜、ACR导电白漆等在空间电子、质子和近紫外辐射环境下的协同效应进行了协同试验研究，对温控白漆、TO/Kapton膜(聚酰亚胺镀氧化锡膜)、Ge/Kapton膜进行了原子氧与紫外辐射协同试验研究；中国科学院空间科学与应用研究中心对Kapton膜进行了微小空间碎片与原子氧协同试验研究；北京科技大学对ZnO白漆进行了电子与质子综合辐照协同试验研究等。
目前国内外协同效应试验大多针对有机聚合物材料开展研究，尚无针对金属材料的空间环境协同试验研究。因此，为了实现航天器常压热循环试验，必须设计新的大型常压热试验系统，降低试验运行条件，提高试验的灵活性和安全性。
技术实现要素：
本专利针对航天器金属防护材料，提出空间多因素环境效应试验原则和测试原则，得到针对金属防护材料的空间多因素环境考核方法，满足金属防护材料空间环境协同效应研究与评估需求。
本发明采用了如下的技术方案：
金属材料多因素空间环境协同效应试验方法，包括如下步骤：
1)根据空间环境试验项目选取空间环境试验参数，空间环境试验项目包括原子氧侵蚀试验、空间碎片撞击试验和温度循环试验的试验项目；
2)确定空间环境试验参数，其中原子氧侵蚀试验变化参数为原子氧积分通量；微米级空间碎片撞击试验变化参数为撞击速度、撞击次数及弹丸质量；毫米级空间碎片撞击试验变化参数为弹丸质量、撞击速度及撞击角度；温度循环试验变化参数为高低温边界、循环次数，各空间环境试验参数选取时，最大值不宜小于环境分析计算出的在轨实际量，最小值不宜小于使材料性能发生改变的数值，参数变化水平至少选取2个数据点；
3)根据不同环境协同研究，确定试验顺序，试验顺序分为以下5种：
T1：原子氧侵蚀→高低温冲击；
T2：原子氧侵蚀→微米碎片撞击；
T3：微米碎片撞击→高低温冲击；
T4：高低温冲击→微米碎片撞击；
T5：原子氧侵蚀→高低温冲击→微米碎片撞击→毫米碎片撞击；
4)制备试验样品，上述步骤T1-T4中的试验样品不小于Φ40mm，T5中试验样品不小于Φ100mm，试验样品由待测的金属材料制成；
5)按照各单因素环境试验标准进行原子氧侵蚀试验、空间碎片撞击试验和温度循环试验的试验项目；
6)测试样品的各种性能和微观组织结构，包括力学性能测试、残余应力测试、宏观表面缺陷、表面形貌组织测试、晶体缺陷测试等。
其中，上述方法还包括以下的试验情况：
a.金属基复合材料应增加紫外环境试验；
b.表面已经过氧化处理的金属可不做原子氧侵蚀试验；
c.匀质金属可不做热冲击试验；
d.卫星壳体内部使用的金属材料可不做微小碎片撞击和原子氧侵蚀试验，选做毫米级碎片撞击试验。
其中，金属材料为铜、银、锇金属时，必须进行原子氧侵蚀试验。
其中，匀质金属包括纯金属或合金。
本方法对金属材料空间环境协同效应试验及其测试内容要求明确、执行简单，按照本方法的要求执行金属材料空间环境协同效应试验及测试，可以有效评价空间多因素环境协同作用下，金属防护材料的性能变化程度。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本方法分为6个步骤：选取空间环境试验项目、选取空间环境试验参数、确定试验顺序、试验样品准备、试验实施以及样品测试。下面对几个重要方面进行说明。
1)选取空间环境试验项目
应选取了典型的与金属发生明显环境效应，且相互之间有协同效应的空间环境试验项目，包括原子氧+空间碎片、原子氧+热环境，空间碎片+热环境等。此外，还包括以下试验环境的测试：
a.金属基复合材料应增加紫外环境试验；
b.表面已经过氧化处理的金属可不做原子氧侵蚀试验，铜、银、锇金属必须进行原子氧侵蚀试验；
c.匀质金属(纯金属或合金)可不做热冲击试验；
d.卫星壳体内部使用的金属材料可不做微小碎片撞击和原子氧侵蚀试验，选做毫米级碎片撞击试验。
2)选取空间环境试验参数
参数水平选取时，如果需要建立方程求解系数，则应考虑试验坏点(试验及测量过程不规范或偶然因素造成测试数据偏差较大)，多取2～3个数据点进行试验。选取后可使用正交表对多因素试验进行剪裁。需要说明的是，并非任意给定的因素与水平数都能构造正交表，以下给出了金属材料空间多因素环境作用后的测试项目表表1。
表1金属材料空间多因素环境作用后测试项目表
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。