可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù)的燒結(jié)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及毛細(xì)芯，具體地，涉及一種可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù)的燒結(jié)裝置 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)路熱管(Loop Heat Pipe，簡(jiǎn)稱LHP)是一種靠蒸發(fā)器內(nèi)的毛細(xì)芯產(chǎn)品毛細(xì)抽力 驅(qū)動(dòng)回路運(yùn)行，利用工質(zhì)相變來(lái)傳遞熱量的高效傳熱裝置，具有傳熱能力強(qiáng)、熱阻低、等溫 性好、效率高、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件以及傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而使其成為了航天器熱控以及高熱流 密度電子器件散熱的有效裝置。
[0003] 毛細(xì)芯是環(huán)路熱管中最為關(guān)鍵的部件，毛細(xì)芯產(chǎn)生的毛細(xì)力為流體在環(huán)路中循環(huán) 的唯一驅(qū)動(dòng)力，其參數(shù)將直接影響環(huán)路熱管性能的發(fā)揮；同時(shí)，毛細(xì)芯為環(huán)路熱管各部件中 最難加工的部分以及有著最高的成本，也是制約環(huán)路熱管國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵因素。
[0004] 研究結(jié)果表明，多孔結(jié)構(gòu)通過(guò)毛細(xì)力抽吸工質(zhì)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)回路運(yùn)行，其抽吸量取決 于多孔結(jié)構(gòu)總孔隙體積的大小，而抽吸的速率則隨著多孔結(jié)構(gòu)的滲透率與孔隙率的比值的 增大和工質(zhì)密度的增大而增大，因此在毛細(xì)芯尺寸、工質(zhì)材料確定的情況下，毛細(xì)芯的孔隙 率是制約毛細(xì)芯性能的關(guān)鍵參數(shù)。
[0005] 粉末冶金的方法是一種常用的制備毛細(xì)芯的方法，燒結(jié)工裝性能的優(yōu)劣直接決定 了燒結(jié)后毛細(xì)芯的各項(xiàng)性能參數(shù)。目前，多數(shù)研究機(jī)構(gòu)和單位主要是通過(guò)試驗(yàn)的方法確定 好燒結(jié)材料的配比和燒結(jié)參數(shù)，用普通的燒結(jié)裝置進(jìn)行燒結(jié)，獲得的毛細(xì)芯存在成功率低、 周期長(zhǎng)、批次性差異大、可重復(fù)性差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了環(huán)路熱管的國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明在現(xiàn)有的毛細(xì)芯燒結(jié)裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其具有對(duì)毛細(xì)芯孔 隙率等關(guān)鍵參數(shù)可量化控制的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而解決了毛細(xì)芯燒結(jié)過(guò)程中成功率低、周期長(zhǎng)、批次 性差異大、可重復(fù)性差等問(wèn)題，具有成本低、快速、高效、定量的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù) 的燒結(jié)裝置及方法。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燒結(jié)毛細(xì)芯關(guān)鍵參數(shù)孔隙率的量化控制，能夠應(yīng)用 于環(huán)路熱管等產(chǎn)品在研發(fā)、研制、試驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程中快速獲取指定孔隙率參數(shù)要求的毛細(xì) 芯，具有成本低、快速、高效、定量的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供的可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù)的燒結(jié)裝置，包括沖 頭、卡塊、彈性連接件和套筒；
[0009] 其中，沖頭的下端部設(shè)置在所述套筒內(nèi)側(cè);所述沖頭的下端部設(shè)置有卡塊安裝槽， 所述卡塊通過(guò)所述彈性連接件連接所述卡塊安裝槽的槽底；當(dāng)通過(guò)卡塊壓縮所述彈性連接 件時(shí)，所述卡塊收納至所述卡塊安裝槽中；
[0010] 所述套筒的內(nèi)壁面上設(shè)置有與所述卡塊相匹配的卡槽；當(dāng)卡塊收納至所述卡塊安 裝槽中，所述沖頭能夠插入所述套筒內(nèi)，且所述卡塊能夠在所述彈性連接件驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入所 述卡槽。
[0011] 所述沖頭用于對(duì)填裝在套筒中的金屬粉末進(jìn)行施壓、并通過(guò)卡塊與卡槽進(jìn)行配 合，對(duì)金屬粉燒結(jié)形成的多孔體進(jìn)行高度h控制。
[0012] 優(yōu)選地，還包括緊固件；
[0013] 所述套筒包括第一套筒和第二套筒;其中，第一套筒的下端設(shè)置有定位片，第二套 筒的下端設(shè)置有與所述定位片相匹配的定位槽；
[0014] 所述第一套筒和第二套筒通過(guò)定位片和定位槽進(jìn)行定位，并通過(guò)緊固件進(jìn)行連接 形成套筒。
[0015] 優(yōu)選地，所述套筒內(nèi)壁設(shè)置有多個(gè)沿軸向依次排列的卡槽。
[0016] 優(yōu)選地，所述沖頭設(shè)置有沿軸向依次排列的徑向刻線和沿軸向延伸的軸向刻線；
[0017] 所述徑向刻線沿周向延伸，所述徑向刻線用于在金屬粉燒結(jié)形成的多孔體進(jìn)行高 度h控制時(shí)的指示。
[0018] 優(yōu)選地，所述套筒內(nèi)壁設(shè)置有一層石墨粉層或一層碳膜。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提供的可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù)的燒結(jié)方法，采用 所述的可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù)的燒結(jié)裝置，包括如下步驟：
[0020] 步驟1:計(jì)算所需添加金屬粉末的重量m和高度h，用天平稱重質(zhì)量為m的金屬粉末， 填充在套筒中；
[0021] 步驟2:對(duì)沖頭下端的卡塊施加壓力，彈簧受壓收縮，進(jìn)而使卡塊嵌于沖頭之中，將 沖頭垂直放置于套筒中，卡塊所在位置應(yīng)與套筒中卡槽位置錯(cuò)開(kāi)；
[0022] 步驟3:對(duì)沖頭的上端面進(jìn)行施壓，當(dāng)徑向刻線達(dá)到預(yù)定深度要求時(shí)，停止施壓，旋 轉(zhuǎn)沖頭使卡塊至對(duì)應(yīng)的卡槽位置，彈簧原有的壓力得到釋放，卡塊彈至套筒中的卡槽中，進(jìn) 而獲得計(jì)算得到的尚度h;
[0023] 步驟4:將所述沖頭和套筒在燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。
[0024] 優(yōu)選地，步驟5:燒結(jié)結(jié)束后，取出所述燒結(jié)裝置，拆除緊固件，將第二套筒下端的 定位片和第一套筒下端的定位槽進(jìn)行水平分離，便可獲得符合預(yù)期孔隙率參數(shù)要求的毛細(xì) 芯。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0026] 1、本發(fā)明可應(yīng)用于環(huán)路熱管等產(chǎn)品在研發(fā)、研制、試驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程中快速獲取指定 孔隙率參數(shù)要求的毛細(xì)芯，具有成本低、快速、高效、定量的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛；
[0027] 2、本發(fā)明中卡塊與卡槽進(jìn)行配合，對(duì)金屬粉燒結(jié)形成的多孔體進(jìn)行高度h控制，實(shí) 現(xiàn)對(duì)多孔體孔隙率的量化控制；
[0028] 3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理，易于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0029]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0030]圖1為本發(fā)明中可量化控制毛細(xì)芯孔隙率參數(shù)的燒結(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖2為本發(fā)明中第一套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明中第二套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明中沖頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖5為本發(fā)明中沖頭安裝的一種狀態(tài)示意圖；
[0035] 圖6為本發(fā)明中沖頭安裝的另一種狀態(tài)示意圖。
[0036] 圖中：
[0037] 1為沖頭；
[0038] 2為第一套筒；
[0039] 3為緊固件；
[0040] 4為第二套筒；
[0041] 5為卡塊；
[0042] 6為壓緊彈簧；
[0043] 7為卡槽；
[0044] 8為定位槽；
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0046]本發(fā)明的原理為:多孔材料的孔隙率可由下式?jīng)Q定：
[0048] 其中，ε為孔隙率;Vpore為多孔體中空隙的體積;Vtotel為多孔體的整體體積。
[0049] Vt0tal = SXh Vpore = Vtotal-Vsolid