سبائك الألومنيوم للطباعة ثلاثية الأبعاد للمبادلات الحرارية

لقد غيرت التطورات في تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد طريقة تصنيع المبادلات الحرارية. يمكن بسهولة تحقيق التصميمات المعقدة والحرة التي لا يمكن تحقيقها من خلال طرق التصنيع التقليدية من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد. تعد كفاءة التبادل الحراري المحسنة وتقليل الوزن والحجم وتكاليف التصنيع من المزايا الأخرى التي يمكن أن تقدمها الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، تعتبر المواد من الاعتبارات الرئيسية الأخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد للمبادل الحراري.

في الآونة الأخيرة ، أصدرت شركة محلية رائدة في تصنيع مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من سبائك الألومنيوم مادة طباعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من سبائك الألومنيوم عالية التوصيل الحراري في السوق. يُطلق على المنتج اسم HC 200 لإظهار قدرته على التوصيل الحراري الفائق الذي لا يقل عن 200W / (m · K).

مبدأ التوصيل الحراري للمعادن والمواد والعيوب المتأصلة في الطباعة ثلاثية الأبعاد

يتمثل جوهر التوصيل الحراري المعدني في وجود إلكترونات متحركة بحرية داخل المعدن. عندما يتلقى جزء من المعدن الحرارة ، تزداد طاقة الإلكترونات الحرة في الجزء المسخن ، وتكثف الحركة ، وتصطدم باستمرار مع أيونات المعادن لتبادل الطاقة ، وبالتالي نقل الحرارة من جزء إلى آخر. من أجل الحصول على موصلية حرارية أعلى للمعادن ، من الضروري أن تكون الإلكترونات "غير معوقة" داخل المعدن ، أي يجب أن تكون هناك عيوب كافية داخل المادة المعدنية ، ويجب أن تكون هناك عوائق أقل بسبب الشوائب أو المراحل الأخرى. هذا يضع متطلبات عالية جدًا على التحكم في تكوين المواد وعملية تحضيرها.

من بين مواد سبائك الألومنيوم ، تعتبر الدرجات ذات الموصلية الحرارية العالية (خاصة أعلى من 200) محدودة للغاية ، والأكثر استخدامًا هو 6063 سبيكة الألومنيوم. 6063 عبارة عن سبيكة ألومنيوم مشوهة من سلسلة AlMg ، وتشمل عناصر السبائك الرئيسية Al ، Mg ، Cr ، Cu ، Si ، إلخ. أقل من 160 ميجا باسكال واستطالة 8 في المائة بعد المعالجة الحرارية T6. و 6063 لديه مرونة جيدة ويمكن أن يؤكسد ، لذلك فهو المادة المفضلة لأنواع مختلفة من المشعات. في الدرجات الأخرى الموجودة لمواد سبائك الألومنيوم ، لا تزيد الموصلية الحرارية عن 200. وبما أن الألمنيوم النقي لا يحتوي على عناصر خلائط أخرى ، فإن الموصلية الحرارية الخاصة به تصل إلى 230 واط / (م · كلفن).

على الرغم من أن سبائك الألومنيوم 6063 مادة جيدة جدًا ، إلا أنه لا يمكن استخدامها مباشرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن. السبيكة عبارة عن سبيكة ألمنيوم مشوهة ، وهي مناسبة لعملية الصب ، ولكنها غير مناسبة لعملية الطباعة ثلاثية الأبعاد للذوبان بالليزر الانتقائي SLM مع معدل تبريد مرتفع. والنتيجة النهائية هي أنه عند طباعة مسحوق السبيكة 6063 بواسطة عملية SLM ، سيكون هناك شقوق صغيرة وكبيرة ، ولا يمكن استخدام المادة. في الوقت الحاضر ، يحاول بعض الباحثين جعل سبائك 6063 قابلة للطباعة عن طريق تعديل التركيب أو إضافة مراحل النانو وقد حققوا بعض النتائج ، لكن لم يتم تسويقها.

في الوقت الحاضر ، تستخدم مادة AlSi10Mg على نطاق واسع في السوق. على الرغم من أن الموصلية الحرارية الخاصة بها قد وصلت إلى 140 واط / (م · ك) ، للتطبيقات التي تتطلب توصيل حراري أعلى ، فإن AlSi10Mg عديم القوة.

حققت سبائك الألومنيوم عالية الأداء تبديد الحرارة ثلاثية الأبعاد طفرة

من أجل تطوير مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من سبائك الألومنيوم القابلة للطباعة مع الموصلية الحرارية العالية والأداء العالي ، أمضى الفريق المحلي أكثر من عام من البحث والتطوير المستقل ، وأدرك أخيرًا بنجاح المائتين (الموصلية الحرارية تتجاوز 200 واط / (م)). K) وقوة الشد أعلى من 200MPa) تطوير مادة الألومنيوم عالية التوصيل الحراري HC 200. الجدول التالي هو مقارنة بين خصائص المواد HC200 و 6063 و AlSi10Mg:

بفضل أدائها الفائق ، تعتبر هذه المادة مناسبة للأجزاء الهيكلية أو الوظيفية خفيفة الوزن والمعقدة التي لها متطلبات عالية لتبديد الحرارة وهي مناسبة بشكل خاص لتصميم وتطوير أحواض حرارية جديدة (خاصة أحواض الحرارة ذات القناة الصغيرة). مع حلول المواد المبتكرة ، إلى جانب المزايا التقنية للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن ، نأمل أن نساهم في تطوير منتجات مشعات جديدة.

إذا كنت مهتمًا بـ HC 200 مع الموصلية الحرارية المتوسطة والعالية والقوة العالية ، فقد أطلقت JR خدمة طباعة للألمنيوم عالي التوصيل الحراري. نتطلع إلى التعاون مع العملاء المهتمين بحلول الألمنيوم عالية التوصيل الحراري القابلة للطباعة.