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基于预成型的超薄铝平板热管多齿犁削机理及性能分析

陈文军  
【摘要】:为了制备具有微沟槽结构的超薄铝平板热管,提高超薄铝平板热管的传热性能,本文提出一种基于预成型多齿犁削工艺的超薄铝平板热管加工工艺。采用多齿犁削刀具对预成型铝型材进行犁削加工,在型材内壁形成阵列微沟槽,提高热管的毛细极限,并对型材进行拉伸及压扁整薄,制备出具有犁削微沟槽结构的超薄铝平板热管。实验结果表明,该具有多齿犁削微沟槽结构的超薄铝平板热管具有优秀的热传导性能。本文具体工作如下:(1)提出并优化一种新型的超薄铝平板热管加工工艺设计预成型铝型材及多齿犁削刀具并进行多齿犁削加工,提出拉伸及压扁整薄工艺;优化热管封口工艺;在预成型型材内壁犁削出阵列微沟槽,研究拉伸及压扁整薄工艺中加工参数对型材压扁效果的影响机理;优化封口刀具,对超薄铝平板热管进行冷焊封口,并采用高频激光焊接技术对冷焊封口进行强化,提高其抗酸碱腐蚀性能;成功制备性能稳定的具有犁削微沟槽结构且能够复合多孔吸液芯的超薄铝平板热管。(2)系统表征超薄铝平板热管物理性能采用红外热成像仪分析了多齿犁削工艺对超薄铝平板热管毛细上升高度的强化作用;运用超景深显微镜对微沟槽三维形貌进行表征;通过丙酮与吸液芯的接触角大小及试剂铺展所需时间分析了多齿犁削工艺对热管内壁浸润性的影响;通过漏率检测及耐酸碱腐蚀性测试,研究了不同功率高频激光焊接对超薄铝平板热管冷焊封口的强化作用。(3)测试并分析超薄铝平板热管的传热性能系统分析了具有不同吸液芯结构的超薄铝平板热管的蒸发热阻、冷凝热阻、极限传输功率以及热管均温特性。同时,也研究了超薄铝平板使用角度、蒸发及冷凝段面积和充液率对热管传热性能的影响。研究发现,通过预成型多齿犁削工艺所制备的超薄铝平板热管传热性能比无沟槽结构的铝平板热管性能得到较大提升,总热阻由0.21K/W降低至0.056K/W,减小幅度达73%;复合铝编织带的超薄铝平板热管能够实现无重力辅助下的低功率运行;复合多孔吸液芯单侧放置,能够保证超薄铝平板热管内蒸汽传输通道畅通,提高热管传热性能;所制备超薄铝平板热管具有良好的均温性能。


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