專利名稱：一種鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)功能材料領(lǐng)域，特別是提供了一種鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板及其制備方法。適用于航天飛行器、汽車發(fā)動機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)崞餍径训葻峤粨Q器或冷卻器制造元件。
背景技術(shù)：
目前較多的熱交換器用冷卻襯板因結(jié)構(gòu)和連接方式限制，不適用于操作壓力高的場合，并且熱交換器加工企業(yè)常采用真空釬焊生產(chǎn)，存在生產(chǎn)效率低、成材率低等缺點，無法滿足國內(nèi)熱交換器的需求量，仍需大量進(jìn)口來添補。為了提高熱交換器的換熱性能和效率，芯板需要采用與溫度和壓力條件相適應(yīng)的不易遭到破壞的特殊工藝結(jié)構(gòu)，制造簡單，經(jīng)濟(jì)合理，運行可靠。鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板以優(yōu)質(zhì)低碳鋼為原料，導(dǎo)熱能力較好；薄板翅片形式的芯體，除了走水部分的外表面面積之外，更有增加了幾倍面積的對流翅片，從而具有較大的傳熱面積，增加了對流換熱系數(shù)，可有效降低能耗，較其它類型散熱設(shè)備在結(jié)構(gòu)上更具節(jié)能優(yōu)勢。具有較強的適用性，并且可以回收再利用，符合環(huán)保要求。因此，需發(fā)明一種新型冷卻襯板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種界面結(jié)合牢固、易于成形、可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)并可回收利用的鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板。
本發(fā)明的冷卻壁用夾芯襯板是由兩層厚度為0.8mm～3mm的鋼板作為面板材料，和中間具有平直式結(jié)構(gòu)的芯體組成。
本發(fā)明所述的面板和芯體材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195～Q275。
本發(fā)明的制備方法為根據(jù)使用要求，從增加當(dāng)量直徑、自由截面積、一次傳熱表面面積、二次傳熱表面積、二次傳熱表面面積與總傳熱面積之比五個性能參數(shù)對芯體進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計選擇平直式芯體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其中葉片高度為3～10mm，葉片厚度為0.2～1mm，葉片間距為1.5～2.5mm。在隔板與平直式芯體間放入Ag-Cu共晶合金箔作為中間層介質(zhì)，將三層待復(fù)合材料加熱至830℃～870℃，保溫60～80分鐘，使中間層介質(zhì)充分融化。然后進(jìn)入軋機(jī)中實現(xiàn)小變形量為5％～13％的變形，復(fù)合后的夾芯板進(jìn)行擴(kuò)散退火，達(dá)到瞬間液相擴(kuò)散的要求，使隔板與芯體間實現(xiàn)金屬鍵結(jié)合。
本發(fā)明所述的中間層介質(zhì)為40～50μm厚的Ag-Cu共晶合金箔，其熔化溫度為779℃。
本發(fā)明的優(yōu)點擴(kuò)散-軋制復(fù)合工藝生產(chǎn)夾芯板時容許面板表面存在一定的氧化膜，有一定的“自清凈”能力，而且復(fù)合界面在等溫凝固完成后具有明顯不同于基板與填充金屬的成分，在保溫時間足夠長的情況下，界面最終的顯微組織中分辨不出填充金屬，具有很高的復(fù)合強度。


圖1為本發(fā)明的鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板結(jié)構(gòu)1示意圖。其中，隔板長度L＝140mm；寬度b＝100mm；芯體1葉片高度h＝10mm；葉片厚度t＝1mm；葉片間距w＝5mm。
圖2為本發(fā)明的鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板結(jié)構(gòu)2示意圖。其中，隔板長度L＝140mm；寬度b＝100mm；芯體2葉片高度h＝10mm；葉片厚度t＝0.5mm；葉片間距w＝2mm。
圖3為本發(fā)明的芯體1實物圖。
圖4為本發(fā)明的芯體2實物圖。
圖5為本發(fā)明的鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板1(采用芯體1結(jié)構(gòu))的實物圖。
圖6為本發(fā)明的鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板2(采用芯體2結(jié)構(gòu))的實物圖。
具體實施例方式
冷卻壁用夾芯襯板是由兩層薄而強的面板材料，和中間具有平直式結(jié)構(gòu)的芯體組成。根據(jù)使用要求，從增加當(dāng)量直徑、自由截面積、一次傳熱表面面積、二次傳熱表面積、二次傳熱表面面積與總傳熱面積之比五個性能參數(shù)對芯體進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計選擇平直式芯體的葉片高度、葉片厚度和葉片間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)。本發(fā)明選用Q235鋼作為面板和芯體材料，選取了兩種不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的芯體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加工。芯體1的葉片高度為10mm、葉片厚度1mm、葉片間距為5mm；芯體2的葉片高度為10mm、葉片厚度0.5mm、葉片間距為2mm。在面板與平直式芯體間放入中間層介質(zhì)厚度為50μm的Ag-Cu合金箔，將三層待復(fù)合材料加熱至870℃，保溫80分鐘，使中間層介質(zhì)充分融化。然后進(jìn)入軋機(jī)中實現(xiàn)13％壓下量的變形，復(fù)合后的夾芯板進(jìn)行擴(kuò)散退火，達(dá)到瞬間液相擴(kuò)散的要求，使隔板與芯體間實現(xiàn)牢固的金屬鍵結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板，其特征在于夾芯襯板是由兩層厚度為0.8mm-3mm的鋼板作為面板材料和中間具有平直式結(jié)構(gòu)的芯體組成；所述的面板材料為和芯體材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195-Q275，屈服強度為195-275MPa。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板的方法，其特征在于根據(jù)優(yōu)化設(shè)計選擇平直式芯體的葉片高度3～10mm、葉片厚度0.2～1mm、葉片間距1.5～2.5mm；在隔板與平直式芯體間放入中間層介質(zhì)為40～50μm厚的Ag-Cu共晶合金箔，將三層待復(fù)合材料加熱至830℃～870℃，保溫60～80分鐘，使其充分融化；然后進(jìn)入軋機(jī)中實現(xiàn)變形量為5％～13％的變形，復(fù)合后的夾芯板進(jìn)行擴(kuò)散退火，達(dá)到瞬間液相擴(kuò)散的要求，使隔板與芯體間實現(xiàn)金屬鍵結(jié)合。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于Ag-Cu共晶合金箔的熔化溫度為779℃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋼質(zhì)冷卻壁用夾芯襯板及其制備方法，屬于結(jié)構(gòu)功能材料領(lǐng)域。冷卻壁用夾芯襯板是由兩層厚度為0.8－3mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼面板和中間具有平直式結(jié)構(gòu)的芯體組成。其制備方法是根據(jù)優(yōu)化設(shè)計選擇平直式芯體的葉片高度3－10mm、葉片厚度0.2－1mm和葉片間距1.5－2.5mm；在隔板與平直式芯體間放入40－50μm厚的Ag－Cu共晶合金箔作為中間層介質(zhì)，將三層待復(fù)合材料加熱至高于中間介質(zhì)的融化溫度830℃－870℃，保溫時間60－80分鐘，使其充分融化；然后進(jìn)入軋機(jī)中實現(xiàn)5％－13％小變形量的變形，復(fù)合后的夾芯板進(jìn)行擴(kuò)散退火，達(dá)到瞬間液相擴(kuò)散的要求，使隔板與芯體間實現(xiàn)金屬鍵結(jié)合。優(yōu)點在于界面結(jié)合牢固、易于成形、可實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)并可回收利用。
文檔編號B32B3/28GK1748994SQ200510086620
公開日2006年3月22日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者韓靜濤, 李紅 申請人:北京科技大學(xué)