Bagaimana untuk memastikan kekonduksian terma bahan percetakan logam?

一, Sistem Bahan: Had atas kekonduksian terma ditentukan oleh kualiti intrinsik
Struktur atom dan sifat gerakan elektronik bahan logam menentukan kekonduksian terma mereka. Perak (Ag) dan tembaga (Cu) adalah dua logam tulen yang paling termal, sedangkan aluminium (AL) telah mendapat populariti dalam sektor aeroangkasa kerana sifatnya yang ringan. Pengaliran telah muncul sebagai strategi penting untuk meningkatkan prestasi keseluruhan kerana ia mencabar untuk logam tunggal untuk memenuhi tuntutan keadaan operasi yang rumit.
1. Aloi berdasarkan tembaga: Menyesuaikan keseimbangan antara kekuatan dan kekonduksian haba yang baik
Penambahan tetulang fasa lajur cr2nb ke NASA - Grcop yang dibangunkan - 42 (cu-4cr-2nb) dan grcop-84 (cu-8cr-4nb) Sebagai perbandingan dengan aloi tembaga konvensional, data eksperimen menunjukkan bahawa GRCOP-42 yang dihasilkan menggunakan proses lebur serbuk laser (L-PBF) mempunyai peningkatan 15% dalam kekonduksian haba dan dapat mengekalkan kekonduksian terma yang stabil pada suhu antara 500 dan 800 darjah. Manfaat utama bahan ini, yang telah digunakan secara meluas dalam ruang pembakaran penyejukan regeneratif roket, adalah: adalah:
Kawalan mikrostruktur: l - kadar penyejukan tinggi PBF (10 ⁴ -10 ⁶ k/s) mengurangkan penyebaran gerakan elektron dengan menyempurnakan saiz fasa CR2NB ke tahap nanoscale;
Keseragaman Komposisi: Dengan mencegah variasi kekonduksian terma yang dibawa oleh pemisahan tempatan, teknologi serbuk pengabosan gas menjamin pengedaran seragam unsur -unsur CR dan NB dalam matriks tembaga.
2. Jalur berdasarkan aluminium: gabungan kekonduksian terma dan ringan
Aloi aluminium yang paling banyak digunakan dalam percetakan 3D adalah alsi10mg, yang mempunyai kekonduksian haba kira -kira 120W/(m · k). Kelebihan ketumpatannya sebanyak 2.7g/cm³ menjadikannya bahan yang sempurna untuk radiator pek bateri kenderaan tenaga baru dan sistem pengurusan haba satelit. Strategi berikut boleh digunakan untuk memaksimumkan kekonduksian terma komponen ALSI10mg yang dihasilkan menggunakan proses pencairan laser selektif (SLM):
Kawalan saiz zarah serbuk: Menggunakan serbuk halus 15-45 μm boleh meningkatkan kekonduksian haba sebanyak 10%, mengurangkan keliangan, dan meningkatkan ketidakstabilan kolam cair;
Prosedur rawatan haba: Fasa SI nanoscale boleh dicetuskan oleh penyelesaian pepejal T6 ditambah dengan rawatan penuaan, meningkatkan kekerasan dan menstabilkan kekonduksian terma dalam lingkungan 115-125W/(m · k).
2, Parameter proses: Kawalan kekonduksian terma oleh mikrostruktur
Sebagai tambahan kepada bahan itu sendiri, kedalaman parameter proses juga mempengaruhi kekonduksian haba percetakan 3D logam. Dengan mengubah bentuk kolam cair, kadar penyejukan, dan pengagihan tekanan sisa, pembolehubah seperti kuasa laser, kelajuan pengimbasan, dan ketebalan lapisan, misalnya, secara langsung mempengaruhi kekonduksian terma komponen dalam proses PBF L -.
1. Pengoptimuman parameter laser: kestabilan kolam cair dan laluan kekonduksian terma seimbang.
Para saintis NASA ditemui ketika mencetak aloi tembaga Grcop-42 yang:
Kuasa laser: Lebar kolam cair tumbuh sebanyak 20% apabila kuasa dinaikkan dari 200W hingga 300W. Sebaliknya, jika terlalu banyak tenaga digunakan, unsur -unsur tembaga boleh menguap, mewujudkan mikrofon dan menurunkan kekonduksian haba sebanyak 8%;
Scanning speed: increasing the speed from 800 mm/s to 1200 mm/s results in a 15% increase in interlayer bonding strength, a refinement of the Cr2Nb phase size to less than 50 nm, and a 12% increase in thermal conductivity. The cooling rate also increases from 10 ⁵ K/s to 10 ⁶ K/s. A 20% reduction in equivalent thermal conductivity can occur from overly thick layer thicknesses (>100 μ m), yang boleh menghalang laluan haba antara lapisan.
2. Percetakan multimaterial: Pengurusan kekonduksian terma tepat pada interaksi
Salah satu kesesakan utama apabila mencetak komponen bahan tembaga keluli adalah kekonduksian terma di antara muka. Kajian mendedahkan bahawa:
Reka Bentuk Parameter Antara Muka: Diffusivity Thermal pada Antara Muka Tembaga - boleh ditingkatkan sebanyak 50% dengan mengubah ketumpatan tenaga laser dari 50j/mm³ hingga 80j/mm³. Rawatan Haba Penuaan: Rawatan penuaan pada 520 darjah selama satu jam dapat menghapuskan tekanan yang tersisa di antara muka dan meningkatkan lagi kelesuan haba sebanyak 30%, membawa ia lebih dekat kepada 80% bahan tembaga tulen.
3, Reka Bentuk Struktur: Mengoptimumkan Topologi Melepaskan Potensi Kekonduksian Termal
Manfaat utama percetakan 3D adalah keupayaannya untuk mewujudkan struktur rumit yang mustahil untuk menghasilkan menggunakan kaedah konvensional. Kecekapan kekonduksian terma komponen boleh meningkat dengan menggunakan reka bentuk biomimetik dan kaedah pengoptimuman topologi.
1. Struktur Kisi Biomimetik: Meningkatkan Kecekapan Pelesapan Haba dan Kawasan Permukaan Khusus
Kawasan pelepasan haba sinki haba LED boleh ditingkatkan sebanyak 300% dengan menggunakan struktur kisi octahedral, dan rintangan terma dapat dikurangkan sebanyak 40% dengan mengoptimumkan diameter kisi -kisi (dari 0.5mm hingga 0.3mm). Menurut data eksperimen, alsi10mg - tenggelam haba kisi yang dicetak boleh tiga kali ganda jangka hayat LED pada kuasa 10W dan menurunkan suhu persimpangannya dari 120 darjah hingga 85 darjah.
2. Saluran penyejukan rawak: mencapai pengaliran aliran haba yang diarahkan
Saluran air penyejukan diameter 0.8mm boleh direka menggunakan teknologi percetakan 3D dalam pembuatan acuan suntikan, meningkatkan keseragaman suhu acuan sebanyak 50% dan memotong pada masa penyejukan sebanyak 40%. Menggunakan acuan bumper kereta sebagai contoh, masa kitaran boleh dipotong dari 60 saat hingga 35 saat dan kos pengeluaran setiap sekeping boleh dikurangkan sebanyak 0.8 yuan dengan mengoptimumkan susunan saluran penyejuk.
4, post - Pemprosesan: Keluarkan kelemahan dan lepaskan kekonduksian terma yang berpotensi
Kekonduksian haba komponen bercetak 3D sangat dipengaruhi oleh keliangan dalaman dan kekasaran permukaan mereka. Menggunakan aloi tembaga GRCOP-42 sebagai ilustrasi:
Rawatan dengan tekanan isostatik panas (pinggul): keliangan boleh dikurangkan dari 0.5% hingga 0.02% dan kekonduksian terma meningkat sebanyak 8% selepas dua jam rawatan pada 120 MPa dan 500 darjah. Penggilap kimia: Kekasaran permukaan menurun dari RA10 μM hingga RA0.8 μm dan rintangan haba sentuh menurun sebanyak 60% berikutan penggilap dengan larutan campuran asid hidrofluorik asid nitrik.