早在2016年2月,華曙高科便成功解決了難熔金屬鎢材料的激光精密成形,是國(guó)內(nèi)率先攻克3400℃鎢材料3D打印技術(shù)難題的企業(yè)。
散熱器是航天器熱控系統(tǒng)的主要裝置。芯片散熱器的作用是覆蓋在芯片上面,通過增加芯片和空氣的接觸面積,起到更好的散熱效果,是決定芯片使用壽命的重要部件,常用的材料為銀、銅、鋁等導(dǎo)熱性好的金屬。
一般情況下,航空航天領(lǐng)域芯片散熱器的熱交換很大,導(dǎo)致散熱器變形嚴(yán)重,影響散熱效果和芯片的使用壽命,傳統(tǒng)方式使用銅材料,雖然銅具有散熱好的優(yōu)點(diǎn),但容易變形,導(dǎo)致芯片散熱器被破壞。目前的解決方案是用熱膨脹系數(shù)極低的鎢,制成多孔鎢固定件,將銅滲入到多孔鎢內(nèi),鎢將銅基散熱器固定,防止熱交換大時(shí)銅材料的變形。
但是,多孔鎢固定件的制備難度非常大。作為一種難熔金屬,鎢具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度,韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能,傳統(tǒng)加工方式為粉末冶金或機(jī)加工,經(jīng)歷從原料到模具成型,再到燒結(jié)、機(jī)加后處理等多個(gè)復(fù)雜工藝流程,加工周期長(zhǎng),多孔結(jié)構(gòu)開模困難,成本高等問題,而且鎢材料在室溫下呈脆性,硬度很高,加劇了刀具的磨損,同時(shí)易產(chǎn)生掉塊而使加工表面產(chǎn)生缺陷,使后期機(jī)加工難度大大增加。
早在2016年2月,工業(yè)級(jí)3D打印領(lǐng)航企業(yè)華曙高科應(yīng)用研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)高溫難熔金屬材料及3D打印成型機(jī)理工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,開發(fā)出3D打印工藝,解決了熔點(diǎn)高達(dá)3400℃鎢材料的激光精密成形,是國(guó)內(nèi)率先攻克3400℃鎢材料3D打印技術(shù)難題的企業(yè)。3月,華曙高科與某航空單位合作,將金屬3D打印技術(shù)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域芯片散熱器固定件的制作,使其孔道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加靈活,加工周期大大縮短,多孔變徑結(jié)構(gòu)一次成型且無需后期機(jī)加工,其中大孔尺寸為 1.5±0.02mm,小孔尺寸為0.5±0.02mm,工件致密度>96%。
目前,工業(yè)級(jí)3D打印領(lǐng)航企業(yè)華曙高科擁有鋁合金、鈦合金、鎳基高溫合金、鎢合金等10余種材料的選區(qū)激光熔融工藝,其金屬3D打印設(shè)備FS271M能直接制成傳統(tǒng)工藝方法難以制造甚至無法制造的復(fù)雜金屬終端產(chǎn)品,零件機(jī)械性能與鍛造工藝相當(dāng),不僅能大幅縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期,而且能提高材料的利用率,降低制造成本,并且優(yōu)化零件結(jié)構(gòu),減輕重量,減少應(yīng)力集中,增加使用壽命。
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