环路热管用多孔毛细芯的制备及性能分析

摘要

本课题以羰基Ni粉为原料，采用粉末冶金法制备出一种高长径比的，带有内螺纹结构的新型环路热管用多孔毛细芯。通过阿基米德排水法、扫描电镜(SEM)、及自制的渗透率、毛细压力测试装置等性能测试方法研究了烧结温度、烧结时间及装料密度对毛细芯的孔隙率、孔隙形貌、孔径分布、渗透率、毛细压力以及热导率等性能的影响，并优化了毛细芯的表面及内螺纹结构的加工工艺。结果表明:
　　1.随着烧结温度的升高、装料密度的增大，毛细芯的孔隙率、平均孔径及渗透率都降低，毛细压力增大;随着烧结时间的延长，毛细芯的孔隙率及渗透率都降低，而毛细压力在45min达到最大值;随着孔隙率的增加，热导率及屈服强度降低。烧结温度为750～800℃，烧结时间为30～45min，装料密度为0.9g/cm3时，制备了具有良好综合性能的毛细芯，其孔隙率为55～64％，平均孔径为1.22～1.41μm，渗透率为1.2～1.7×10-13m2，毛细压力为18～26kPa，热导率为15～19W/mK，屈服强度为22.8～39.6MPa，各项性能满足环路热管用毛细芯的使用要求。
　　2.基于Darcy定律及Cotter理论，分别设计制作了两套用于渗透率与毛细压力的测试装置，其结果与理论公式规律一致。装置适用于多种形状及尺寸的多孔材料，可用于多孔毛细芯性能的无损表征及测试。
　　3.采用螺纹芯杆成型工艺直接制备出带有内螺纹结构的毛细芯，解决了细长螺纹孔的加工难题;渗蜡与机械加工相结合的方法有效地避免了表面堵孔及表面粗糙等问题，加工的毛细芯满足环路热管的装配与使用要求。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 热管简介

1．2．1 热管的定义

1．2．2 热管的分类

1．2．3 热管的基本特性

1．2．4 热管的发展趋势及研究进展

1．3 多孔金属材料简介

1．3．1 多孔金属材料的分类

1．3．2 多孔金属材料的制备

1．3．3 多孔金属材料的应用

1．4 环路热管用多孔毛细芯简介

1．4．1 毛细芯的作用

1．4．2 毛细芯的结构

1．4．3 毛细芯的材料

1．4．4 毛细芯的性能

1．5 本课题研究意义及主要研究内容

2 实验原料与制备工艺

2．1 实验原料与设备

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验设备

2．2 工艺参数及流程

2．2．1 毛细芯的设计

2．2．2 烧结工艺参数

2．2．3 振动装置的设计及振料工艺

2．2．4 工艺流程

2．3 分析方法与检测手段

2．3．1 孔隙率

2．3．2 热性能

2．3．3 压缩性能

2．3．4 微观形貌

2．4 简易渗透率测试装置的设计与制作

2．5 简易毛细压力测试装置的设计与制作

3 结果与讨论

3．1 简易渗透率测试装置的探讨

3．1．1 试样尺寸对毛细芯渗透率测试结果的影响

3．1．2 渗透率测试装置的结果评估

3．2 简易毛细压力测试装置的探讨

3．2．1 典型毛细抽吸性能测试曲线及其分析

3．2．2 毛细压力测试装置的结果评估

3．3 烧结温度对毛细芯性能的影响

3．3．1 孔隙率及收缩率

3．3．2 微观形貌

3．3．3 孔径分布

3．3．4 渗透率

3．3．5 毛细压力

3．4 烧结时间对毛细芯性能的影响

3．4．1 孔隙率及收缩率

3．4．2 微观形貌

3．4．3 孔径分布

3．4．4 渗透率

3．4．5 毛细压力

3．5 装料密度对毛细芯性能的影响

3．5．1 孔隙率及收缩率

3．5．2 微观形貌

3．5．3 孔径分布

3．5．4 渗透率

3．5．5 毛细压力

3．6 毛细芯其它性能的分析

3．6．1 孔隙率对毛细芯的热性能的影响

3．6．2 孔隙率对毛细芯的压缩性能的影响

3．7 螺纹结构毛细芯的制备及加工

3．7．1 毛细芯的加工流程

3．7．2 细长内螺纹结构的成型

3．7．3 外表面加工工艺改善

4 结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢