Applicazione della tecnologia di legame per diffusione a vuoto nella gestione termica

Il legame a diffusione a vuoto è una tecnologia avanzata di fusione nel campo della gestione termica, riconosciuta per le sue prestazioni eccezionali.Raggiunge il legame metallurgico dei materiali attraverso la diffusione atomica, che lo rende particolarmente adatto per affrontare le sfide di dissipazione del calore in dispositivi ad alta potenza e ad alto flusso di calore.e scenari tipici di questa tecnologia nella gestione termica.

I. Tecnologia di legame per diffusione a vuoto

Il legame a diffusione a vuoto è un processo di unione allo stato solido condotto in un ambiente a vuoto a temperatura controllata (inferiore al punto di fusione dei materiali di base), pressione e tempo.Consente la diffusione atomica attraverso le interfacce metalliche per formare un legame metallurgicoLe caratteristiche chiave includono un collegamento non fusibile e un'interfaccia legata metallurgicamente.Produrre giunti con elevata resistenza meccanica ed eccellente stabilità termicaEsso è ampiamente applicato nella fabbricazione di componenti critici quali i sigilli a nido di miele nei motori aerei e nelle pale guida delle turbine.La tecnologia di legame per diffusione TLP consente alle giunzioni in lega Ni3Al di raggiungere oltre il 90% della resistenza ad alte temperature del materiale di baseAttualmente, la domanda di legame a diffusione è in costante aumento in settori quali i pacchetti di batterie per veicoli a nuova energia e le apparecchiature elettriche.

II. Applicazioni del legame per diffusione a vuoto nella gestione termica

1.Refrigerazione del modulo di elettronica di potenza

Dispositivi IGBT/SiC/GaN: Il legame diretto dei chip semiconduttori con substrati di rame, alluminio o compositi (ad esempio, AlSiC, Cu-Mo) riduce la resistenza termica interfacciale e migliora l'efficienza di dissipazione del calore.

Integrazione dei dissipatori di calore: Il legame di materiali ad alta conduttività termica (ad esempio rame, diamanti, grafene) ai substrati consente una conduzione termica efficiente.

2.Sistemi di controllo termico aerospaziale

pannelli radiatori per satelliti/astronavi: Legatura di materiali compositi in fibra di carbonio ad alta conduttività termica o di substrati in alluminio per creare strutture di dissipazione del calore leggere e resistenti.

Componenti della sezione calda del motore a reazione: Unire leghe di titanio, superleghe a base di nichel e canali di raffreddamento per migliorare le prestazioni ad alta temperatura.

3.Lasers e apparecchi optoelettronici

Barre laser ad alta potenza: Legare i chip laser ai refrigeratori a microcanale per una gestione termica efficiente e una durata di vita estesa del dispositivo.

Imballaggi ottoelettronici: legamento di componenti ottici ai dissipatori di calore per attenuare gli effetti delle lenti termiche.

4.Apparecchiature per la fusione nucleare e la fisica ad alta energia

Componenti con faccia plasmatica: Legatura di materiali resistenti ad alte temperature come le leghe di tungsteno e rame per la dissipazione del calore della prima parete nei dispositivi di fusione nucleare.

III. Vantaggi tecnici del legame per diffusione a vuoto nella gestione termica

1- Resistenza termica estremamente bassa.: L'interfaccia è priva di metalli di riempimento, vuoti o ossidi, ottenendo una conducibilità termica vicina a quella del materiale di base e migliorando l'efficienza del trasferimento di calore.

2- Un legame di alta forza.: Il legame metallurgico fornisce elevata resistenza meccanica, resistenza alla stanchezza termica e resistenza al sollevamento.

3Compatibilità generale del materiale: in grado di unire materiali diversi (ad esempio ceramica e metalli) e di adattarsi a complessi disegni termici.

4.Formaggio di precisione: mantiene la piattazza del pezzo e è adatto a strutture fini come microcanali e pareti sottili.

5.Alta affidabilità: Nessun rischio di corrosione; adatto ad ambienti estremi come il vuoto e le radiazioni.

IV. Parametri tipici del processo di legame per diffusione a vuoto

1- Temperatura.: in genere 0,6 ‰ 0,8 volte il punto di fusione del materiale di base (ad esempio, ~ 800 °C per il legame del rame).

2- Pressione.: Pressione moderata per favorire la diffusione (tipicamente 5 ‰ 20 MPa).

3Livello di vuoto.: ≤ 10−3 Pa per evitare l'ossidazione.

4Preparazione della superficie: lucidatura e pulizia di precisione per garantire il contatto a livello atomico.

5.Interlayer: Fogli metallici opzionali come il nichel o il titanio per facilitare l'incollaggio di materiali diversi.

V. Sfide tecniche e tendenze di sviluppo del legame per diffusione a vuoto nella gestione termica

1.Alto costo: attrezzature costose e lunghi cicli di processo limitano la sua applicazione a settori ad alto valore aggiunto.

2Ottimizzazione dei processi: è necessario un controllo preciso dei parametri per evitare deformazioni o deformazioni della composizione interfacciale.

3.Adattamento a nuovi materiali: Sviluppo di processi di incollaggio per materiali ad alta conducibilità termica come il carburo di silicio e il diamante.

4.Applicazioni scalabili: espansione nei settori civili, come i veicoli a nuova energia e le stazioni base 5G, che favoriscono la riduzione dei costi e il miglioramento dell'efficienza.

VI. Casi di applicazione del legame per diffusione a vuoto nella gestione termica

1.Invertitori per veicoli elettrici: Il legame a diffusione a vuoto è utilizzato per integrare i moduli SiC con piastre di raffreddamento a doppio lato, migliorando la capacità di dissipazione del calore di oltre il 30%.

2.Sistemi di tubo di calore satellitare: Il legame dei compositi in matrice di alluminio con i tubi di calore consente una costruzione leggera e un'efficiente diffusione del calore.

Il legame a diffusione a vuoto, con la sua elevata resistenza, bassa resistenza termica e alta affidabilità, è diventato una tecnologia critica per affrontare sfide estreme di gestione termica.Mentre la densità di energia continua ad aumentare, la domanda di questa tecnologia in elettronica di potenza, aerospaziale e produzione avanzata crescerà.I futuri progressi nell'innovazione dei processi e nel controllo dei costi amplieranno ulteriormente i suoi limiti di applicazione.