成果名称: 面向光电领域的铜纤维/粉末复合烧结多孔平行板换热器成形关键技术研究
完成单位: 广东省科学院智能制造研究所
主要人员: 杨德志,李凯格,朱富贵,陶林,王淼,陈畅,曾富城
介绍:

一、课题来源与背景:本项目来源于2017年广东省公益研究与能力建设专项项目“面向光电领域的铜纤维/粉末复合烧结多孔平行板换热器成形关键技术研究”,项目编号:2017A010103013。 以LED为代表的光电产品制造业已成为广东省制造业的一大产业。光电产品单位体积电子芯片集成度不断加大,封装体积不断缩小,产品的热流密度越来越高。采用相变传热的微热管换热器因具有优秀的换热性能有助于突破大功率LED应用过程遇到的“热瓶颈”问题,能推进大功率LED的普及应用,更会带来数千亿元的经济效益。本项目开展铜纤维/粉末复合烧结多孔平行板换热器成形关键技术研究,提升我省光电产品行业散热水平。

二、技术原理及性能指标。1、 技术原理:本项目针对目前LED等使用高端芯片光电行业高效散热的需求,对铜纤维/粉末复合烧结多孔平行板换热器进行较为系统的研究。解决铜短纤维剪切制备及其成形关键设备研制、铜纤维/粉末复合烧结多孔板烧结制备及孔隙率控制、铜纤维/粉末复合烧结多孔平行板换热器优化设计及制造、及换热器应用于环路热管研究中的关键技术问题。2、性能指标:  金属切丝机:可切金属丝:丝径(0.2~2.0)mm;丝长(2~20)mm;    金属丝硬度≥HRC 25。
三、技术的创造性与先进性:(1)提出一种将金属长纤维绳剪断成短金属纤维的方法,并研发了利用旋转的动刀和静止的定刀作为剪切刀模将金属长纤维绳剪切成金属短纤维的短切装置。(2)铜纤维/粉末复合烧结制备成多孔平行板换热器。铜等多孔金属材料由于骨架本身具有较大的比表面积、高热导率等特点,利用其进行对流换热时,多孔金属骨架可以增大对流换热的接触面积,促进流体的混合,增加流道内部的有效导热系数,进而提高冷却管道壁面的对流换热系数。

四、技术的成熟程度,适用范围和安全性: 本项目针对目前LED等使用高端芯片光电行业高效散热的需求,对铜纤维/粉末复合烧结多孔平行板换热器进行较为系统的研究。研发了利用旋转的动刀和静止的定刀作为剪切刀模将金属长纤维绳剪切成金属短纤维的短切装置,可以实现铜基、铝基等软质金属短纤维的低成本批量生产,为市场提供低成本高质量的金属短纤维。金属纤维可广泛作为过滤与分离、混凝土增强、导电塑料、催化剂载体、电极材料、消声器、能量吸收、换热元件等领域的器材原材料。 基于多孔金属的强化换热特性,开展了多孔纤维材料单相流流动特性的试验研究及数值模拟;将泡沫铜多孔金属置入模具的流体换热通道中,进行了高温模具和铸造模具冷却实验研究。铜等多孔泡沫金属材料可广泛应用于紧凑型换热器、热机致冷器、微电子器件冷却等方面,具有热效率高、制造成本低、易实现规模生产、市场前景广阔的特点。

五、应用情况及存在的问题:开发可以剪切软线材的铜纤维剪切装置,可以实现铜基、铝基等软质金属短纤维的低成本批量生产。金属纤维可广泛作为过滤与分离、混凝土增强、导电塑料、催化剂载体、电极材料、消声器、能量吸收、换热元件等领域的器材原材料。 基于多孔金属材料的强化换热特性,搭建了高温模具冷却实验平台,将泡沫铜置入模具冷却通道内,对高温模具进行了不同流量下水冷却实验研究。铜等多孔泡沫金属材料可广泛应用于紧凑型换热器、热机致冷器、微电子器件冷却等方面,具有热效率高、制造成本低、易实现规模生产、市场前景广阔的特点。

六、历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2024-10-09
研究起止时间: 2017-01-01至2019-06-30
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2019-12-11