基于金属纤维和粉末烧结的复合吸液芯的制造及毛细性能研究

发布时间：2017-09-06 16:18

  本文关键词：基于金属纤维和粉末烧结的复合吸液芯的制造及毛细性能研究

  更多相关文章： 金属纤维多孔材料 复合吸液芯 烧结技术 力学性能 毛细性能

【摘要】：为了满足高热流密度的散热需求,提高能源利用效率,研究高效的传热技术意义重大。热管等相变传热元件在温度控制和热量传输领域应用广泛。单一结构吸液芯毛细压力与渗透率难以达到俱佳,制约了相变传热元件传热性能的提升。考虑到纤维多孔结构渗透率高,粉末多孔结构毛细压力大,本文提出了基于金属纤维和粉末烧结的复合吸液芯,对其成形制造、形貌表征、力学性能以及毛细性能展开研究,主要研究工作如下：(1)基于金属纤维和粉末烧结的复合多孔结构的制造用车削法制备的不锈钢纤维制得纤维多孔结构,通过在纤维基体上松装烧结不锈钢粉末制备复合多孔结构。对复合多孔结构的孔隙结构表征发现,纤维骨架能有效提高复合多孔结构的孔隙率。研究了复合多孔结构的烧结成形机理,车削法制备的纤维表面的微结构有利于复合多孔结构的烧结成形。分析了烧结参数对不锈钢纤维组织成分的影响,获得合适的烧结参数,防止材料耐腐蚀性能和机械性能下降。(2)基于金属纤维和粉末烧结的复合多孔结构的力学性能研究通过拉伸试验,研究孔隙率、烧结参数和烧结气氛对不锈钢纤维多孔结构拉伸性能的影响,分析其拉伸断裂机理。在此基础上研究了纤维-粉末复合多孔结构的拉伸性能,研究表明复合多孔结构的力学性能主要取决于纤维基体,并对其断裂机理进行了分析。(3)基于金属纤维和粉末烧结的复合多孔结构的润湿性能和渗透性能研究采用固着液滴法研究复合多孔结构的润湿性能,探究了粉末粒径、纤维基体孔隙率和形貌特征对复合多孔结构润湿性能的影响。通过自行搭建的渗透性能测试平台,研究了复合多孔结构的渗透性能,其渗透率比单一粉末多孔结构提高了一个数量级,说明纤维骨架对提高复合多孔结构的渗透性能具有显著作用。(4)基于金属纤维和粉末烧结的复合吸液芯的毛细性能研究采用红外测试方法记录弯液面在吸液芯内的上升过程,获得吸液芯结构的毛细上升曲线和毛细性能参数。通过与单一纤维、粉末吸液芯对比,研究了纤维多孔基体、粉末粒径对复合吸液芯毛细性能的影响。研究表明纤维-粉末复合吸液芯具有更好的综合毛细性能。获得复合吸液芯的最佳制造参数：以孔隙率较低的车削纤维多孔结构为基体,松装烧结粒径为75-106μm的粉末,烧结温度为1200℃,烧结时间为60min。
【关键词】：金属纤维多孔材料 复合吸液芯 烧结技术 力学性能 毛细性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TK172
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 物理量名称及符号表11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题背景与研究意义12-13
• 1.2 吸液芯结构分类及其制造的研究进展13-17
• 1.2.1 吸液芯结构分类13-14
• 1.2.2 沟槽式吸液芯的制造技术14-15
• 1.2.3 烧结式吸液芯的制造技术15-16
• 1.2.4 复合式吸液芯的制造技术16-17
• 1.3 吸液芯毛细性能的研究进展17-19
• 1.3.1 单一结构吸液芯方面的研究17
• 1.3.2 复合式吸液芯方面的研究17-19
• 1.4 本文研究目标及主要研究内容19-20
• 1.4.1 课题来源19
• 1.4.2 研究目标19-20
• 1.4.3 研究内容20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 基于金属纤维和粉末烧结的复合多孔结构的制造21-40
• 2.1 引言21
• 2.2 纤维-粉末复合多孔结构成形工艺21-29
• 2.2.1 不锈钢纤维的成形制造22-23
• 2.2.2 不锈钢纤维多孔结构的固相烧结成形23-26
• 2.2.3 纤维-粉末复合多孔结构的固相烧结成形26-29
• 2.3 纤维-粉末复合多孔结构固相烧结成形机理29-36
• 2.3.1 纤维多孔结构的烧结成形机理29-33
• 2.3.2 纤维-粉末复合多孔结构的烧结成形机理33-36
• 2.4 烧结参数对不锈钢纤维组织成分的影响36-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第三章 基于金属纤维和粉末烧结的复合多孔结构的力学性能研究40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 不锈钢纤维多孔结构的拉伸性能40-48
• 3.2.1 测试方法和拉伸过程40-42
• 3.2.2 孔隙率对不锈钢纤维多孔结构拉伸性能的影响42-43
• 3.2.3 烧结参数对不锈钢纤维多孔结构拉伸性能的影响43-44
• 3.2.4 烧结气氛对不锈钢纤维多孔结构拉伸性能的影响44-45
• 3.2.5 不锈钢纤维多孔结构的断裂机理45-48
• 3.3 纤维-粉末复合多孔结构的拉伸性能48-50
• 3.3.1 纤维-粉末复合多孔结构的抗拉强度48-49
• 3.3.2 纤维-粉末复合多孔结构的断裂机理49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 基于金属纤维和粉末烧结的复合多孔结构的润湿性能和渗透性能研究52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 润湿性能研究52-58
• 4.2.1 测试方法53
• 4.2.2 纤维烧结多孔结构的润湿性能53-55
• 4.2.3 粉末烧结多孔结构的润湿性能55-56
• 4.2.4 纤维-粉末复合多孔结构的润湿性能56-58
• 4.3 渗透性能研究58-64
• 4.3.1 实验方案和不确定性58-61
• 4.3.2 单一纤维和粉末多孔结构的渗透性能61-62
• 4.3.3 纤维-粉末复合多孔结构的渗透性能62-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 基于金属纤维和粉末烧结的复合吸液芯的毛细性能研究66-82
• 5.1 引言66-67
• 5.2 毛细上升红外测试方法67-70
• 5.2.1 实验装置及方法67
• 5.2.2 毛细上升红外测试原理67-68
• 5.2.3 弯液面上升高度确定方法68
• 5.2.4 理论与数据处理68-70
• 5.3 纤维烧结多孔结构毛细性能70-73
• 5.3.1 实验测试样品和工质70
• 5.3.2 实验结果分析70-73
• 5.4 粉末烧结多孔结构毛细性能73-75
• 5.4.1 实验测试样品和工质73
• 5.4.2 实验结果分析73-75
• 5.5 纤维-粉末复合多孔结构的毛细性能75-79
• 5.5.1 实验测试样品和工质75
• 5.5.2 实验结果分析75-79
• 5.6 单一结构吸液芯和复合吸液芯的毛细性能对比79-80
• 5.7 本章小结80-82
• 结论与展望82-85
• 参考文献85-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-94
• 致谢94-95
• 附件95

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本文编号：804149