[发明专利]一种异型截面复合管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属复合材料技术领域，特别涉及一种异型截面复合管材的制备方法。

背景技术

基于强度、抗腐蚀等方面考虑，异型截面复合热管管壳(工作介质的流通管路与储存容器)选用不锈钢材质。而热管的热端和冷端为热量收集与散发部位，基于传热性能和重量的考虑，选用质轻、传热性能好、比热容大的铝合金材质。实际使用过程中，不锈钢管与铝合金界面的热流密度可达数瓦每平方厘米。目前，用机械结合或填充导热脂、导热胶等方法制备的复合热管在界面结合处热阻较大，不能满足传热性能需要。普通钎焊工艺也很难实现不锈钢管与铝合金的大面积冶金结合，也达不到高效传热的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种异型截面复合管材的制备方法。

一种异型截面复合管材的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下，

(1)异型截面铝管挤压成型：将铝材制成棒料装入挤压机挤压筒，棒料预热温度400～500℃，进行热挤成型；

(2)异型截面铝管内孔表面改性：采用化学镀技术，在铝合金内孔表面镀上一层5～10μm厚的镀层；

(3)不锈钢管外表面改性：采用化学镀或电镀技术在其表面镀上一层10～20μm厚的镀层；

(4)装配、焊接：将表面改性之后的不锈钢管插入内孔表面改性的异型截面铝管，二者装配间隙为20～100μm，装配完成后采用真空钎焊或真空电子束焊接技术对二者装配端部进行封口，真空度小于5.0Pa；

(5)热等静压处理：异型截面铝管与不锈钢管组焊件放入热等静压炉中进行热处理，热处理规范温度350～650℃、压力50～250MPa、保温时间20～240min，得到异型截面复合管材。

所述铝材为纯铝、变形铝合金或防锈铝合金。

所述异型截面铝管内孔表面改性的化学镀镀层为镍、铜、银、金、锡、铅或锡铅合金镀层的一种或几种复合。

所述不锈钢管外表面改性的化学镀或电镀金属镀层为铜、镍、锡、锌、银、金、铅或锡铅合金镀层的一种或几种复合。

所述真空钎焊所用钎料为铝基、金基或银基体系钎料，钎料的熔、流点范围为500～650℃。

本发明的有益效果为：本发明制备的异型截面复合管材具有轻质、高强、高效扩热，接近100％的界面冶金结合率，较高的界面换热系数、结合强度以及在恶劣冷热交变环境下较长的使用寿命等特点，很好的解决了机械拉拔，填充导热脂、导热胶及普通钎焊等方法不能制备轻质、高强、高效扩热、异型截面复合管的工艺难题。本发明工艺除应用于航空、航天等空间飞行器热控关键技术硬件-热管系统外，在电力、电子、船舶、核能等领域也有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是异型截面复合管材的制备方法流程图；

图2是异型截面复合管材结构示意图；

图中标号：

1-异型截面铝管；2-不锈钢管；3-铝管-不锈钢管两端焊接封口；

4-异型截面复合管材。

具体实施方式

本发明提供一种异型截面复合管材的制备方法，其制备方法流程图如图1所示，图2是异型截面复合管材结构示意图，下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明：

实施例1

一种异型截面复合管材的制备方法，该方法步骤如下，

(1)异型截面铝管1挤压成型：将纯铝制成棒料装入挤压机挤压筒，棒料预热温度450℃，进行热挤成型；

(2)异型截面铝管1内孔表面改性：采用化学镀技术，在铝合金内孔表面镀上一层5～10μm厚的镍层。

(3)不锈钢管2外表面改性：采用电镀技术在不锈钢管外表面镀上一层10～20μm的镍层；

(4)装配、焊接：将表面改性之后的不锈钢管插入内孔表面改性的异型截面铝管，不锈钢管略长于铝管，二者装配间隙为50μm，装配完成后采用真空钎焊工艺(膏状或丝状铝钎焊之铝基钎料，钎料熔、流点范围550～600℃)对二者装配端部进行封口3，真空度小于5.0Pa；

(5)热等静压处理：异型截面铝管与不锈钢管组焊件放入热等静压炉中进行热处理，热处理规范温度450℃、压力100MPa、保温时间120min，得到异型截面复合管材4。

制备的异型截面复合管材达到的指标如下：界面复合率：接近100％；界面换热系数：大于10W/cm²；界面剪切强度：大于60MPa；热循环：-70～150℃，500次条件下，界面无损伤；换热系数、界面强度仍能满足上述要求。使用寿命：大于15年。

实施例2