【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热管构件增材制造，尤其涉及一种难成形组合吸液芯电子束增材制备方法及难成形组合吸液芯。
技术介绍
1、高速飞行器因空气滞止和表面摩擦会产生严重高温，迎风面温度最高超过2000℃，这种极端气动热环境对高速飞行器的安全运行提出了极大挑战。热管防护具有热防护能力高、可往返使用等优点，成为新一代飞行器最具应用前景的热防护技术之一；热量在受热严重区被热管吸收而气化为蒸汽工质、在内部压差作用下流向冷端冷凝并排出热量，冷凝后的工质在吸液芯毛细作用下沿管壁返回受热严重区以形成流动和热量传递的循环。
2、吸液芯是热管的关键组成部分，通常由具有毛细结构的多孔材料构成，决定了热管的传热性能。为保证热管在各种服役环境下都能正常工作，吸液芯必须能够提供足够大的毛细抽力和足够小的流动阻力，以此来克服重力的影响以及减少热管内工作流体的流道阻力。同时吸液芯须能够减少热管的径向热阻，提高热管均温性以及所能耐受的极限热流密度，从而提高热管传热性能的作用。根据不同的结构类型，吸液芯主要分为粉末烧结型、纤维烧结型、丝网型和沟槽型等单一结构吸液芯，但这些单一结构吸液芯一般难以兼顾较小的毛细孔径、较大的孔隙率以及强化传热的要求。因此，组合式吸液芯近年来成为该领域的研究重点之一，解决大毛细抽力和低流动阻力不能兼得的问题。相关研究表明采用组合式吸液芯的热管传热性能显著优于单一结构吸液芯热管。
3、与单一结构吸液芯相比，组合式吸液芯的内部结构更加复杂，致使制备工艺异常繁琐，往往涉及多个加工技术，使得串联式制备技术的工艺风险性显著升高。同时，飞
4、随着飞行器的飞行速度不断提升，飞行器迎风面部件对超高温材料需求也越来越迫切。难熔金属(钨、钼等)、高温高熵合金、铸造高温合金成为新一代高速飞行器迎风面部件主体结构的备选材料。但难成形合金由于其独特的物理特性，使其在激光增材过程极易产生裂纹。而超高温热管内部是高真空环境，因此现阶段的激光增材无法满足难成形合金热管的成形要求。
5、为了克服上述问题，提高新一代飞行器超高温热防护能力，急需提出一种成形精度和自由度高、性能优异的难成形合金组合式吸液芯电子束增材制造新方法，既实现组合式吸液芯一体化成形，克服串联式工艺带来的技术和工艺上的难题，又能填补超高温热管防护用超高温材料的空白。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，用以解决现有加工工艺加工精度低、效率慢或不适用极端气动热环境，同时可实现复杂几何形状组合式吸液芯的按需构筑。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，包括如下步骤：
3、s1、设备及原材料准备；
4、s2、模型设计：使用建模软件设计组合吸液芯模型，包括沟槽结构和粉末多孔材料层；
5、s3、增材制造：根据步骤s2中确定的组合吸液芯模型，通过控制工艺参数和扫描策略，完成组合吸液芯增材毛坯件一体化成形；
6、s4、热处理及机械加工：将步骤s3获得的组合吸液芯增材毛坯件依次经过后处理，获得组合吸液芯样件。
7、进一步地，步骤s3中所述增材制造采用ebsm工艺，具体包括以下步骤：
8、s301、根据组合吸液芯模型结构特点，用软件将模型拆分成沟槽结构和粉末多孔材料层两部分，分别对沟槽结构和粉末多孔材料层进行切片处理，形成组合式吸液芯增材模型；
9、s302、在基板上均匀铺展一层粉末原材料，根据步骤s301划分的两部分区域分别设置不同工艺参数和扫描策略，按区域对粉末进行熔化或烧结，实现沟槽结构致密化和表面粉末材料烧结成形；
10、s303、待第一层粉末成形后，在第一层基础上进行铺粉，重复步骤s302过程，直至获得满足步骤s2设计的组合吸液芯模型的组合吸液芯增材毛坯件。
11、进一步地，步骤s1包括：首先对难成形合金粉末进行真空低温烘干处理，并将处理后的粉末原材料装入电子束选区熔化设备，选用与粉末原材料相适应的金属板材作为成型基板，调试ebsm设备，完成增材设备和原材料准备工作。
12、示例性地，步骤s1中所述的难成形合金为难熔金属w、mo、铸造高温合金mar-m247、易开裂钛合金ta15、高温高熵合金或纯铜中的一种。
13、具体地，所述难成形合金粉末粒径为53μm～105μm。
14、另一方面，本专利技术实施例提供了一种难成形组合吸液芯，采用所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法制得。
15、具体地，所述组合吸液芯包括沟槽结构和粉末多孔材料层两部分。
16、进一步地，所述沟槽结构包括基体及其上设置的翅片，翅片间形成沟槽，所述翅片厚度为0.2-0.3mm，翅片间距为0.1-0.2mm，沟槽深度为0.3-0.8mm。
17、进一步地，所述粉末多孔材料层形成在沟槽结构上方；
18、具体地，所述粉末多孔材料层孔径为0.04-0.1mm，厚度为1-3mm。
19、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
20、1、本专利技术提供的组合吸液芯制备方法，利用ebsm技术高温烧结和选区熔化的工艺特点，适合具有复杂结构的超高温构件工程化制造，满足组合吸液芯一体化成形的需求，有效避免了通过焊接等工艺方法制备组合吸液芯造成的气密性问题，即引起冷却介质氧化或泄漏。
21、2、本专利技术组合吸液芯ebsm成形过程中预热温度可高达1100℃，用于制造w、mo等难熔金属、mar-m247等铸造高温合金、ta15等易开裂钛合金、高温高熵合金和纯铜组合式吸液芯及其热管的制备，实现难成形合金低应力成形，解决超高温热管主体材料无缺陷制造的难题。
22、另外本专利技术可制备具有组合式吸液芯的难成形合金超高温构件，凭借难成形合金所具有的高熔点和高硬度，成为新一代高速飞行器迎风面构件极端热防护的最佳解决方案之一。
23、3、本专利技术提供的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，能够一体化成型方法实现难成形合金沟槽和粉末烧结结构之间的冶金结合，具有更好的高温力学性能和抗疲劳性能。
24、4、本专利技术的组合吸液芯，通过ebsm成形，按照沟槽结构和粉末多孔材料层两部分分区域分别设置不同工艺参数和扫描策略，按区域对粉末进行熔化或烧结，实现沟槽结构致密化和表面粉末材料烧结成形，从而实现组合吸液芯的一体成型，兼顾大毛细力和小回流阻力的同时，有利于减小热管径向热阻，提升热管整体传热性能。
25、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，步骤S3中所述增材制造采用EBSM工艺，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，步骤S1包括：首先对难成形合金粉末进行真空低温烘干处理，并将处理后的粉末原材料装入电子束选区熔化设备，选用与粉末原材料相适应的金属板材作为成型基板，调试EBSM设备，完成增材设备和原材料准备工作。
4.根据权利要求3所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，所述的难成形合金为难熔金属W、Mo、铸造高温合金Mar-M247、易开裂钛合金Ta15、高温高熵合金或纯铜中的一种。
5.根据权利要求4所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，所述难成形合金粉末粒径为53μm～105μm。
6.一种难成形组合吸液芯，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法制得。
7.根据权利要求6所述的难成
8.根据权利要求7所述的难成形组合吸液芯，其特征在于，所述沟槽结构包括基体及其上设置的翅片，翅片间形成沟槽，所述翅片厚度为0.2～0.3mm，翅片间距为0.1-0.2mm，沟槽深度为0.3-0.8mm。
9.根据权利要求7所述的难成形组合吸液芯，其特征在于，所述粉末多孔材料层形成在沟槽结构上方。
10.根据权利要求9所述的难成形组合吸液芯，其特征在于，所述粉末多孔材料层孔径为0.04-0.1mm，厚度为1-3mm。
...【技术特征摘要】
1.一种难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，步骤s3中所述增材制造采用ebsm工艺，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，步骤s1包括：首先对难成形合金粉末进行真空低温烘干处理，并将处理后的粉末原材料装入电子束选区熔化设备，选用与粉末原材料相适应的金属板材作为成型基板，调试ebsm设备，完成增材设备和原材料准备工作。
4.根据权利要求3所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方法，其特征在于，所述的难成形合金为难熔金属w、mo、铸造高温合金mar-m247、易开裂钛合金ta15、高温高熵合金或纯铜中的一种。
5.根据权利要求4所述的难成形组合吸液芯电子束增材制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海龙，王志敏，赵文正，车磊，李鹏，何智，秦中环，王占奇，苏胜伟，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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