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太空环境对结构材料提出了极端要求，包括高能粒子辐射、-150℃至+120℃的温度交变以及微重力条件。TC21钛合金（Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr-0.2Si）通过β相区热处理工艺，在1020℃保温1小时后空冷，获得均匀的网篮组织，原始β晶粒尺寸控制在200μm以内。

在空间环境模拟试验中，材料表现出卓越的性能稳定性。经过等效于在轨15年的累计辐射剂量（1×10¹⁰ rad）后，材料屈服强度仅下降8%，延伸率保持在12%以上。在-150℃至+120℃的1000次温度循环中，尺寸变化率小于0.01%。

通过透射电镜分析发现，热处理后形成的α片层厚度为1-2μm，β相含量约15%。这种微观结构使材料在空间环境下的疲劳寿命达到10⁶次循环（应力水平500MPa），完全满足长期在轨航天器的结构要求。