Εφαρμογή της τεχνολογίας σύνδεσης διάχυσης κενού στη θερμική διαχείριση

Η σύνδεση διάχυσης κενού είναι μια προηγμένη τεχνολογία σύνδεσης στον τομέα της θερμικής διαχείρισης, η οποία αναγνωρίζεται για τις εξαιρετικές της επιδόσεις.Επιτυγχάνει μεταλλουργική σύνδεση υλικών μέσω ατομικής διάχυσης, καθιστώντας το ιδιαίτερα κατάλληλο για την αντιμετώπιση των προκλήσεων διάσπασης θερμότητας σε συσκευές υψηλής ισχύος και υψηλής ροής θερμότητας.και τυπικά σενάρια αυτής της τεχνολογίας στη θερμική διαχείριση.

Ι. Τεχνολογία σύνδεσης διάχυσης υπό κενό

Η σύνδεση διάχυσης κενού είναι μια διαδικασία σύνδεσης στερεών στοιχείων που διεξάγεται σε κενό περιβάλλον υπό ελεγχόμενη θερμοκρασία (κάτω από το σημείο τήξης των βασικών υλικών), πίεση και χρόνο.Επιτρέπει την ατομική διάχυση σε μεταλλικές διεπαφές για να σχηματίσουν ένα μεταλλουργικό δεσμόΤα βασικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν μη λιωτική σύνδεση και μια μεταλλουργικά συνδεδεμένη διεπαφή.κατασκευή αρθρώσεων με υψηλή μηχανική αντοχή και εξαιρετική θερμική σταθερότηταΧρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή κρίσιμων εξαρτημάτων, όπως σφραγίδες μελιού σε αεροκινητήρες και φτερούγες καθοδήγησης τουρμπίνων.Η τεχνολογία σύνδεσης διάχυσης TLP επιτρέπει στις ενώσεις κράματος Ni3Al να επιτύχουν πάνω από το 90% της αντοχής υψηλής θερμοκρασίας του βασικού υλικούΣήμερα, η ζήτηση για σύνδεση διάχυσης αυξάνεται σταθερά σε τομείς όπως οι μπαταρίες οχημάτων νέας ενέργειας και ο εξοπλισμός ηλεκτρικής ενέργειας.

ΙΙ. Εφαρμογές της σύνδεσης διάχυσης κενού στη θερμική διαχείριση

1.Κρύωση μονάδας ηλεκτρονικής ενέργειας

Συσκευές IGBT/SiC/GaN: Η άμεση σύνδεση των ημιαγωγών με χαλκό, αλουμίνιο ή σύνθετα υπόστρωμα (π.χ. AlSiC, Cu-Mo) μειώνει τη θερμική αντίσταση της επιφάνειας και βελτιώνει την απόδοση διάσπασης θερμότητας.

Ενσωμάτωση αποβλήτων θερμότητας: Η σύνδεση υλικών υψηλής θερμικής αγωγιμότητας (π.χ. χαλκού, διαμαντιού, γραφενίου) με υποστρώματα επιτρέπει αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα.

2Συστήματα θερμικού ελέγχου αεροδιαστημικής χρήσης

Πίνακες ψυκτικών δορυφορικών/διαστημικών οχημάτων: Σύνδεση σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα υψηλής θερμικής αγωγιμότητας ή υποστρωμάτων αλουμινίου για τη δημιουργία ελαφρών, ανθεκτικών δομών διάσπασης θερμότητας.

Μέρη θερμής ενότητας κινητήρα αεριωθούμενου: Συνδέοντας κράματα τιτανίου, υπεραράγματα με βάση το νικέλιο και κανάλια ψύξης για τη βελτίωση των επιδόσεων σε υψηλές θερμοκρασίες.

3Λάιζερ και οπτοηλεκτρονικές συσκευές

Λάζερ υψηλής ισχύος: Σύνδεση των τσιπ λέιζερ με ψυκτικά μικροκαναλιών για αποτελεσματική θερμική διαχείριση και παρατεταμένη διάρκεια ζωής της συσκευής.

Οπτοηλεκτρονικές συσκευασίες: Σύνδεση οπτικών εξαρτημάτων σε απορροφητήρες θερμότητας για τον μετριασμό των επιπτώσεων των θερμικών φακών.

4- εξοπλισμός πυρηνικής σύντηξης και υψηλής ενέργειας

Συστατικά που αντιμετωπίζουν το πλάσμα: Σύνδεση υλικών ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως κράματα βολφραμίου και χαλκού, για τη διάχυση θερμότητας πρώτου τοιχώματος σε συσκευές πυρηνικής σύντηξης.

ΙΙΙ. Τεχνικά πλεονεκτήματα της σύνδεσης διάχυσης κενού στην θερμική διαχείριση

1Εξαιρετικά χαμηλή θερμική αντίσταση.: Η διεπαφή είναι απαλλαγμένη από μέταλλα, κενά ή οξείδια, επιτυγχάνοντας θερμική αγωγιμότητα κοντά σε αυτή του βασικού υλικού και βελτιώνοντας την απόδοση μεταφοράς θερμότητας.

2.Υψηλής Δύναμης Σύνδεση: Η μεταλλουργική σύνδεση παρέχει υψηλή μηχανική αντοχή, αντοχή στην θερμική κόπωση και αντοχή στην έλξη.

3.Γενική συμβατότητα υλικού: Δυνατότητα σύνδεσης διαφορετικών υλικών (π.χ. κεραμικών με μέταλλα) και άνεση σε σύνθετα θερμικά σχέδια.

4.Σχηματισμός ακριβείας: Διατηρεί την επίπεδη επιφάνεια του εργασιακού υλικού και είναι κατάλληλο για λεπτές δομές όπως μικροκανάλια και λεπτές τοίχους.

5Υψηλή αξιοπιστία: Χωρίς κίνδυνο διάβρωσης, κατάλληλο για ακραία περιβάλλοντα όπως κενό και ακτινοβολία.

IV. Τυπικές παραμέτρους διαδικασίας σύνδεσης διάχυσης υπό κενό

1- Θερμοκρασία.: Συνήθως 0,6·0,8 φορές το σημείο τήξης του βασικού υλικού (π.χ. ~ 800°C για σύνδεση χαλκού).

2.Πίεση: Μέτρια πίεση για την προώθηση της διάχυσης (συνήθως 5·20 MPa).

3.Επίπεδο κενού: ≤10−3 Pa για την πρόληψη της οξείδωσης.

4Προετοιμασία της επιφάνειας: Λάμψη και καθαρισμός με ακρίβεια για να διασφαλιστεί η επαφή σε ατομικό επίπεδο.

5.Μεσαία στρώση: Προαιρετικά μεταλλικά φύλλα όπως νικέλιο ή τιτάνιο για να διευκολυνθεί η σύνδεση διαφορετικών υλικών.

V. Τεχνικές προκλήσεις και τάσεις ανάπτυξης της σύνδεσης διάχυσης κενού στη θερμική διαχείριση

1Υψηλό κόστος.: Ο ακριβός εξοπλισμός και οι μακροί κύκλοι διεργασίας περιορίζουν την εφαρμογή του σε τομείς υψηλής προστιθέμενης αξίας.

2Οπτικοποίηση διαδικασιών: Απαιτείται ακριβής έλεγχος των παραμέτρων για την αποφυγή παραμόρφωσης ή εύθραυσης της σύνθετης επιφάνειας.

3Προσαρμογή σε νέα υλικά: Ανάπτυξη διαδικασιών σύνδεσης για υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, όπως το καρβίδιο του πυριτίου και το διαμάντι.

4.Αποκτήσιμες εφαρμογές: επέκταση σε πολιτικούς τομείς όπως τα οχήματα νέας ενέργειας και οι σταθμοί βάσης 5G, οδηγώντας στη μείωση του κόστους και τη βελτίωση της αποδοτικότητας.

VI. Υπόθεση εφαρμογής της σύνδεσης διάχυσης κενού στη θερμική διαχείριση

1.Εντροπές ηλεκτρικών οχημάτων: Η σύνδεση διάχυσης κενού χρησιμοποιείται για την ενσωμάτωση των μονάδων SiC με διπλές πλάκες ψύξης, βελτιώνοντας την ικανότητα διάσπασης θερμότητας κατά περισσότερο από 30%.

2Συστήματα δορυφορικών σωλήνων θερμότητας: Η σύνδεση των σύνθετων υλικών αλουμινίου στη θερμότητα των σωλήνων επιτυγχάνει ελαφριά κατασκευή και αποτελεσματική διάχυση θερμότητας.

Η σύνδεση διάχυσης κενού, με την υψηλή αντοχή, τη χαμηλή θερμική αντοχή και την υψηλή αξιοπιστία της, έχει γίνει μια κρίσιμη τεχνολογία για την αντιμετώπιση ακραίων προκλήσεων στη θερμική διαχείριση.Καθώς η πυκνότητα ισχύος συνεχίζει να αυξάνεται, η ζήτηση για αυτή την τεχνολογία στην ηλεκτρονική ισχύς, την αεροδιαστημική και την προηγμένη κατασκευή θα αυξηθεί.Οι μελλοντικές εξελίξεις στην καινοτομία των διαδικασιών και τον έλεγχο του κόστους θα διευρύνουν περαιτέρω τα όρια εφαρμογής του.