● 摘要
飞轮作为卫星姿态控制系统中的关键部件，是影响卫星稳定性，精确性和使用寿命的重要因素。国产飞轮密封性能差，无法满足我们国家对长寿命、高精度及高稳定性卫星发展的要求，本文开展了飞轮低温密封钎焊技术研究，采用低温钎焊技术对飞轮进行密封连接，钎焊接头成型良好，密封性能优异，技术指标达到设计要求，为解决国产飞轮对新一代卫星发展的阻碍问题提供了技术支持。
根据新一代卫星设计，飞轮低温密封钎焊技术要求为，在钎焊过程中，距离焊接面15mm内腔处温度不超过80℃，焊后飞轮真空漏率达到1.0×10-10Pa.m3/s，经过高低温和随机振动试验后真空漏率保持不变。本文进行了飞轮钎焊温度场分布研究、低温钎料与钎剂的研制及低温钎焊工艺的研究，通过接头力学性能试验及微观组织观察，重点分析了母材表面镀敷处理和母材预焊钎料对接头性能的影响。结果表明：
飞轮钎焊温度场分布类似高斯曲线，温度梯度随着离钎焊处距离的增加，逐渐变小。钎焊温度不高于180℃时，距离焊接面15mm内腔处温度低于80℃。63Sn-37Pb、50Sn-30Pb-20In和50In-50Pb钎料在成分为75%ZnCl2-25%NH4Cl的钎剂作用下，在母材表面润湿性能良好；50Sn-30Pb-20In钎料在成分为50%氢化松香-50%无水乙醇的无腐蚀性钎剂作用下，在预焊钎料层上具有优异的润湿性。
飞轮壳体采用镀镍处理后钎焊接头性能优于采用镀金处理，与飞轮壳体镀镍处理相比，采用镀金处理后，钎焊接头力学性能只有前者的79%，主要是由于低温钎料中的Sn元素与Au元素极易形成低熔点化合物，破坏镀金层，导致钎焊接头性能变差；母材表面预焊50Sn-30Pb-20In钎料的钎焊接头性能优于预焊63Sn-37Pb钎料，与在母材表面预焊63Sn-37Pb钎料相比，预焊50Sn-30Pb-20In钎料钎焊接头性能只有前者的83%，主要是In元素与Cu元素极易反应生成化合物，采用预焊50Sn-30Pb-20In后，钎焊层In元素含量增加，较多In元素与铜片发生反应，在铜界面处生成大量化合物，使得钎料层与铜界面处形成一层较厚的化合物层，增加钎焊接头脆性，导致钎焊接头力学性能下降。
通过对飞轮试验件进行焊后技术检测，飞轮真空漏率达到1.0×10-11Pa.m3/s，经过高低温试验及随机振动试验后，真空漏率不变，满足课题要求。