【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及航空航天散熱器材，尤其涉及一種基于激光增強毛細性能的銅水熱管及其加工方法。
技術(shù)介紹
1、銅水熱管是通過內(nèi)部超純水氣液相變實現(xiàn)傳熱的元件，其具有超高的導(dǎo)熱率、熱流可逆性以及良好的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)點。宇航用熱管由于要避免在發(fā)射、運行等過程中的震動帶來的危害，往往采用軸向溝槽式吸液芯結(jié)構(gòu)，但傳統(tǒng)軸向溝槽式吸液芯由于溝槽結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致其毛細極限功率無法滿足宇航器件散熱的需求。
2、為滿足器件大功率散熱需求，往往采用化學(xué)處理的方式提高銅水熱管毛細能力，然而化學(xué)處理往往要引入其它元素，使得其不滿足航空航天的要求，而通過機械方式在管殼內(nèi)壁制備微納尺度的結(jié)構(gòu)又十分困難。因此，在不引入其它元素的基礎(chǔ)上提高熱管毛細性能，提高熱管傳熱能力，滿足航空航天以及微電子領(lǐng)域?qū)峁軅鳠崮芰κ鞘钟斜匾摹?/p>
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請所要解決的第一個技術(shù)問題是：提供一種基于激光增強毛細性能的銅水熱管，以解決如何在不引入其它元素的基礎(chǔ)上提高熱管毛細性能，進一步提升熱管傳熱能力的技術(shù)問題。
2、本申請所要解決的第二個技術(shù)問題是：提供一種基于激光增強毛細性能的銅水熱管的加工方法。
3、為解決上述第一個技術(shù)問題，本申請的技術(shù)方案是：
4、一種基于激光增強毛細性能的銅水熱管，包括管體，所述管體內(nèi)部設(shè)有管腔，所述管體內(nèi)側(cè)壁設(shè)有若干溝槽構(gòu)成第一毛細結(jié)構(gòu)，若干所述溝槽圍繞所述管體內(nèi)側(cè)壁等角度均勻分布，所述溝槽內(nèi)壁上設(shè)有微米級溝槽，所述微米級溝槽表面帶有納米級孔隙，所述管體兩
5、優(yōu)選地，任意相鄰兩所述第一毛細結(jié)構(gòu)溝槽之間于所述管體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有表面帶有納米級孔隙的微米級溝槽。
6、優(yōu)選地，所述溝槽橫截面深度為0.2mm～0.4mm，寬度0.1～0.3mm，深寬比大于1.5；所述微米級溝槽寬10～30μm，深度10～40μm；所述納米級孔隙為不規(guī)則孔隙，其直徑為20～150nm，且深度為20～60nm。
7、優(yōu)選地，所述管體為紫銅材質(zhì)。
8、優(yōu)選地，所述液體工質(zhì)為超純水，所述管腔為真空或者負壓狀態(tài)，所述熱管內(nèi)部填充占第一尺寸毛細結(jié)構(gòu)體積50％～150％的液體工質(zhì)。
9、本申請的基于激光增強毛細性能的銅水熱管的加工方法包括以下步驟：
10、(1)拉削溝槽：采用拉削工藝在管體內(nèi)側(cè)壁拉削出第一毛細結(jié)構(gòu)的溝槽；
11、(2)導(dǎo)軌安裝：將分度卡盤滑動安裝于水平導(dǎo)軌上，將所述管體夾裝于分度卡盤上，使管體的中心軸與導(dǎo)軌平行；
12、(3)激光刻蝕：利用紅外納秒激光通過光纖傳導(dǎo)刻蝕所述管體內(nèi)側(cè)壁，使所述管體沿導(dǎo)軌勻速滑動于所述管體內(nèi)側(cè)壁上形成表面帶有納米級孔隙的微米級溝槽，利用分度卡盤對所述管體進行分度定位，配合反光鏡反射在所述管體內(nèi)側(cè)壁進行刻蝕；
13、(4)還原退火：將步驟(3)所得管體置于混合氣氛下高溫退火，將納秒激光燒蝕形成的氧化銅還原為銅；
14、(5)灌充工質(zhì)：將步驟(4)所得管體一端封口，通過另一端灌充液體工質(zhì)，使用真空泵抽氣后封閉管口。
15、優(yōu)選地，所述混合氣氛由氮氣和氫氣混合而成，其中氮氣占95％，氫氣占5％。
16、優(yōu)選地，步驟(3)中，紅外納秒激光發(fā)生器的功率為15w～50w。
17、采用上述技術(shù)方案所取得的技術(shù)效果為：
18、本申請采用紅外納秒激光在管體內(nèi)側(cè)壁的軸向溝槽表面刻蝕出由微米級溝槽和納米級孔隙構(gòu)成的第二毛細結(jié)構(gòu)，通過增加管腔側(cè)壁粗糙度提高第一毛細結(jié)構(gòu)軸向溝槽表面潤濕能力，同時管體側(cè)壁上的微米級溝槽和納米級孔隙可提高液體工質(zhì)的滲透能力，從而進一步提高毛細性能，達到提升熱管毛細極限功率、提高熱管傳熱能力的效果，可滿足航空、航天以及微電子領(lǐng)域?qū)峁軅鳠崮芰Φ男枨蟆?/p>
19、由于任意相鄰兩所述溝槽之間于所述管體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有由微米級溝槽，所述微米級溝槽表面帶有納米級孔隙，第二毛細結(jié)構(gòu)分布于整個管體溝槽的表面，可有效增加毛細作用，提高液體工質(zhì)回流速度，從而提高散熱能力。
20、由于所述液體工質(zhì)為超純水，所述管腔內(nèi)為真空或者負壓狀態(tài)，所述管腔內(nèi)部填充占第一尺寸毛細結(jié)構(gòu)體積50％～150％的液體工質(zhì)。超純水的電阻率達到18mω*cm，屬于絕緣狀態(tài)，這種水幾乎沒有雜質(zhì)，保證銅水不會發(fā)生化學(xué)以及電化學(xué)反應(yīng)，同時超純水具有良好的綜合熱物理性質(zhì)，無毒無害，價格低廉。
21、基于激光增強毛細性能的銅水熱管的加工方法采用紅外納秒激光刻蝕管體內(nèi)側(cè)壁形成第二毛細結(jié)構(gòu)，第二毛細結(jié)構(gòu)能進一步提高管體溝槽表面粗糙度，從而提高管體溝槽表面潤濕能力，表面形成的微米級溝槽和納米級孔隙能夠提高液體工質(zhì)的滲透能力，利于液體工質(zhì)在管壁上的擴散分布，進一步增強軸向溝槽的毛細性能，提升熱管毛細極限功率，促進液體工質(zhì)回流，以滿足航空、航天以及微電子領(lǐng)域?qū)峁軅鳠崮芰Φ男枨蟆?/p>本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，
2.如權(quán)利要求1所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，任意相鄰兩所述第一毛細結(jié)構(gòu)溝槽之間于所述管體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有表面帶有納米級孔隙的微米級溝槽。
3.如權(quán)利要求2所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，所述溝槽橫截面深度為0.2mm～0.4mm，寬度0.1～0.3mm，深寬比大于1.5；所述微米級溝槽寬10～30μm，深度10～40μm；所述納米級孔隙直徑為20～150nm，且深度為20～60nm。
4.如權(quán)利要求3所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，所述管體為紫銅材質(zhì)。
5.如權(quán)利要求4所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，所述液體工質(zhì)為超純水，所述管腔內(nèi)為真空或者負壓狀態(tài)，所述管腔內(nèi)部填充占第一毛細結(jié)構(gòu)體積50％～150％的液體工質(zhì)。
6.如權(quán)利要求1所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.如權(quán)利要求6所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管的加工方法，其特征在于，所述混
8.如權(quán)利要求7所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管的加工方法，其特征在于，步驟(3)中，紅外納秒激光發(fā)生器的功率為15～50w。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，
2.如權(quán)利要求1所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，任意相鄰兩所述第一毛細結(jié)構(gòu)溝槽之間于所述管體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有表面帶有納米級孔隙的微米級溝槽。
3.如權(quán)利要求2所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，所述溝槽橫截面深度為0.2mm～0.4mm，寬度0.1～0.3mm，深寬比大于1.5；所述微米級溝槽寬10～30μm，深度10～40μm；所述納米級孔隙直徑為20～150nm，且深度為20～60nm。
4.如權(quán)利要求3所述的基于激光增強毛細性能的銅水熱管，其特征在于，所述管體為紫銅材質(zhì)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁雪鵬，劉勇軍，胡乾坤，白文峰，
申請(專利權(quán))人：黃淮學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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