金属与陶瓷复合的多层管以及热离子能量转换器制造技术

本申请的实施例提供了一种金属与陶瓷复合的多层管，包括：第一金属管；陶瓷层，包括：第一过渡层，形成在第一金属管的外壁上；纯陶瓷层，形成在第一过渡层的外侧；以及第二过渡层，形成在纯陶瓷层的外侧；以及第二金属管，套设在陶瓷层的外部，并与陶瓷层结合成为一个整体，以形成内外两层为金属且中间为陶瓷的多层管；其中，第一过渡层与第二过渡层的材质均为陶瓷与金属的混合物。一方面满足了在高温条件下内外两层金属管之间相互绝缘的应用需要，另一方面使得第一金属管、陶瓷层以及第二金属管之间形成一个整体，避免内外两层金属管之间形成较大的温差。成较大的温差。成较大的温差。

【技术实现步骤摘要】
金属与陶瓷复合的多层管以及热离子能量转换器


[0001]本申请的实施例涉及金属与陶瓷的复合结构，具体涉及一种金属与陶瓷复合的多层管以及热离子能量转换器。

技术介绍

[0002]在现代工业领域中，对材料的性能和功能提出了更高的要求，单一材料很难同时满足多种不同的功能。
[0003]现有技术中的多层管通常包括有机材料多层管、耐高温多层塑料管等。由此，现有技术中的多层管的使用温度相对较低，不能适用于高温环境下内壁与外壁之间绝缘的应用需要。
[0004]因此，现有技术中，1500℃温度条件下的电绝缘一般采用间隙绝缘的方式进行。为保证内管和外管之间的间隙稳定，通常在内外管之间安装具有绝缘功能的陶瓷定位块，在薄壁管(管壁＜1mm)之间定位块的安装存在很大的困难。高温状态下绝缘定为的精度很难保证，定位精度不够容易导致薄壁金属管的变形，变形量超过间隙会导致内外管之间的绝缘失效。同时由于间隙的存在内管和外管之间的导热效率降低，内外管之间会存在较大的温差。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本申请以提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的金属与陶瓷复合的多层管。
[0006]根据本申请实施例的第一个方面，提供一种金属与陶瓷复合的多层管，包括：第一金属管；陶瓷层，包括：第一过渡层，形成在所述第一金属管的外壁上；纯陶瓷层，形成在所述第一过渡层的外侧；以及第二过渡层，形成在所述纯陶瓷层的外侧；以及第二金属管，套设在所述陶瓷层的外部，并与所述陶瓷层结合成为一个整体，以形成内外两层为金属且中间为陶瓷的多层管；其中，所述第一过渡层与所述第二过渡层的材质均为陶瓷与金属的混合物。
[0007]根据本申请实施例的第一个方面，所述第一过渡层以及所述第二过渡层均包括多个涂层；所述第一过渡层中的多个涂层的陶瓷的质量分数沿所述多层管的径向方向由内至外依次增加；所述第二过渡层中的多个涂层的陶瓷的质量分数沿所述多层管的径向方向由内至外依次减小。
[0008]根据本申请实施例的第一个方面，所述第一过渡层包括沿所述多层管的径向方向由内至外依次形成的五个所述涂层，五个所述涂层的陶瓷的质量分数分别为0、20％、40％、60％、80％。
[0009]根据本申请实施例的第一个方面，所述第二过渡层包括沿所述多层管的径向方向由内至外依次形成的五个所述涂层，五个所述涂层的陶瓷的质量分数分别为80％、60％、40％、20％、0。
[0010]根据本申请实施例的第一个方面，所述第一过渡层以及所述第二过渡层中的金属材质与所述第一金属管的材质相同；或者，所述第一过渡层以及所述第二过渡层中的金属材质与所述第二金属管的材质相同；或者，所述第一过渡层以及所述第二过渡层中的金属材质为钼。
[0011]根据本申请实施例的第一个方面，所述第一过渡层以及所述第二过渡层中的陶瓷材质与所述纯陶瓷层的材质相同。
[0012]根据本申请实施例的第一个方面，所述第一金属管的材质为钨、钼、铌、钽中的一种；并且/或者，所述第二金属管的材质为钨、钼、铌、钽中的一种。
[0013]根据本申请实施例的第一个方面，所述纯陶瓷层的材质为氧化铝或者氧化钪。
[0014]根据本申请实施例的第一个方面，所述第一金属管的壁厚小于1mm；并且/或者，所述陶瓷层的厚度小于1mm；并且/或者，所述第二金属管的壁厚小于1mm。
[0015]根据本申请实施例的第二个方面，提供一种热离子能量转换器，包括：本申请实施例的第一方面所述的金属与陶瓷复合的多层管，所述多层管用于所述热离子能量转换器的发射极；多个接收极，沿轴向方向套设在所述多层管的外部，多个所述接收极分别通过多个连接件与所述多层管连接；以及端塞，连接在所述多层管的一端。
[0016]根据本申请实施例的第二个方面，所述热离子能量转换器还包括陶瓷定位件，所述陶瓷定位件沿径向方向设置在所述多层管与所述接收极之间，以保证所述多层管与所述接收极之间的间隙一致。
[0017]本申请实施例提供的金属与陶瓷复合的多层管，通过将多层管构造成包括第一金属管、形成在第一金属管上的陶瓷层以及套设在陶瓷层外部的第二金属管，一方面满足了在高温条件下内外两层金属管之间相互绝缘的应用需要，另一方面使得第一金属管、陶瓷层以及第二金属管之间形成一个整体，避免内外两层金属管之间形成较大的温差。进一步地，将陶瓷层构造成包括依次形成在第一金属管上的第一过渡层、纯陶瓷层以及第二过渡层，使得在第一过渡层以及第二过渡层分别与第一金属管以及第二金属管结合的过程中，提高了陶瓷层分别与第一金属管以及第二金属管的结合强度。
[0018]本申请实施例提供的热离子能量转换器，包括上述实施例中的金属与陶瓷复合的多层管，使得在一根热离子能量转换器上实现多个发电单元的串联，可将热离子能量转换器的输出电压由1v左右，最高提高到5V以上，热离子能量转换器的热电转换效率可提高20％以上。
附图说明
[0019]图1是本申请的金属与陶瓷复合的多层管的剖视图；
[0020]图2是本申请的金属与陶瓷复合的多层管的截面图；
[0021]图3是陶瓷层的内部示意图以及陶瓷层中的第一过渡层、纯陶瓷层、第二过渡层的成分示意图；
[0022]图4是本申请的热离子能量转换器的剖视图；以及
[0023]图5是初始金属棒、第二金属管以及端头的装配示意图。
[0024]图中：
[0025]1‑
第一金属管；
[0026]2‑
陶瓷层；21
‑
第一过渡层；211
‑
涂层；22
‑
纯陶瓷层；23
‑
第二过渡层；
[0027]3‑
第二金属管；
[0028]4‑
接收极；
[0029]5‑
连接件；
[0030]6‑
端塞；
[0031]7‑
陶瓷定位件；
[0032]8‑
初始金属棒；81
‑
凹陷；
[0033]9‑
端头。
具体实施方式
[0034]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035]需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属与陶瓷复合的多层管，包括：第一金属管(1)；陶瓷层(2)，包括：第一过渡层(21)，形成在所述第一金属管(1)的外壁上；纯陶瓷层(22)，形成在所述第一过渡层(21)的外侧；以及第二过渡层(23)，形成在所述纯陶瓷层(22)的外侧；以及第二金属管(3)，套设在所述陶瓷层(2)的外部，并与所述陶瓷层(2)结合成为一个整体，以形成内外两层为金属且中间为陶瓷的多层管；其中，所述第一过渡层(21)与所述第二过渡层(23)的材质均为陶瓷与金属的混合物。2.根据权利要求1所述的金属与陶瓷复合的多层管，其中，所述第一过渡层(21)以及所述第二过渡层(23)均包括多个涂层(211)；所述第一过渡层(21)中的多个涂层(211)的陶瓷的质量分数沿所述多层管的径向方向由内至外依次增加；所述第二过渡层(23)中的多个涂层(211)的陶瓷的质量分数沿所述多层管的径向方向由内至外依次减小。3.根据权利要求2所述的金属与陶瓷复合的多层管，其中，所述第一过渡层(21)包括沿所述多层管的径向方向由内至外依次形成的五个所述涂层(211)，五个所述涂层(211)的陶瓷的质量分数分别为0、20％、40％、60％、80％。4.根据权利要求2所述的金属与陶瓷复合的多层管，其中，所述第二过渡层(23)包括沿所述多层管的径向方向由内至外依次形成的五个所述涂层(211)，五个所述涂层(211)的陶瓷的质量分数分别为80％、60％、40％、20％、0。5.根据权利要求1所述的金属与陶瓷复合的多层管，其中，所述第一过渡层(21)以及所述第二过渡层(23)中的金属材质与所述第一金...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷华桢，钟武烨，王振东，齐立君，姜玮，张征，马茹，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：