一种基于增材制造的换热器的制作方法

本发明属于耐高温异种材料换热，具体涉及一种基于增材制造的换热器。

背景技术：

1、随着航空技术的发展，航空飞机和发动机对超高温换热器的需求不断提高，在航空航天发动机中，超高温热交换器用于冷却关键部件，如涡轮叶片、压缩机和燃烧室，它们通过冷却剂(如燃油、滑油或空气)的循环来降低这些部件的温度，确保发动机在高温下稳定运行。在涡轮增压器中，热交换器用于冷却压缩后的空气，提高其密度，从而提供更多的氧气给发动机燃烧。排气系统中，超高温热交换器可用于调节排气系统的温度，防止热度过高对飞机结构造成损害，同时也有助于减少红外线，提高隐身性能，这些领域均需要换热器产品长时间耐受800℃以上温度。然而，在极端的工作环境下，如高温、高压和振动等，传统的换热装置往往会出现热应力、材料疲劳和结构损伤等问题。原有铝合金换热器使用温度不超过250℃，不锈钢热交换器只能使用到700℃，高温合金可以使用到1000℃，但高温合金密度在8.25g/cm2，导致热交换器产品重量增加2到3倍，增加了飞机的整体重力和减小了飞机的机动灵活性。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种基于增材制造的换热器。本发明能够提高支架的耐久性和安全性，还能延长整个装置的使用寿命，并减少维护成本。

2、本发明的技术方案是：一种基于增材制造的换热器，包括由碳化硅增材制造的散热器芯体和用于支撑散热器芯体的、由铝合金增材制造的支架。

3、前述的基于增材制造的换热器中，所述的支架与散热器芯体连接处设置有由铝合金增材制造的内凹蜂窝负泊松比结构层。

4、前述的基于增材制造的换热器中，内凹蜂窝负泊松比结构层的厚度为5～7mm。

5、前述的基于增材制造的换热器中，所述的支架内处于内凹蜂窝负泊松比结构层的外侧设有正六方蜂窝结构层。

6、前述的基于增材制造的换热器中，所述的正六方蜂窝结构层的厚度为13～14mm。

7、前述的基于增材制造的换热器中，正六方蜂窝结构层的蜂窝孔内填充有凝胶状的微胶囊修复材料。

8、前述的基于增材制造的换热器中，所述的修复材料为具有易识别颜色。

9、前述的基于增材制造的换热器中，在支架上处于负泊松比结构层、蜂窝结构层间设有连接孔。

10、本发明的优点是：本发明旨在提供一种自修复、耐高温异种材料自检测换热装置，该装置采用了碳化硅材料和铝合金材料的结合，通过增材制造技术将两者连接，有效解决了现有技术中换热装置存在的问题，提高了支架的耐久性和安全性，还延长了整个装置的使用寿命，并减少维护成本。

11、本发明产品实物重量减轻60％以上；增加内凹蜂窝负泊松比结构，提升产品耐振动能力，将产品寿命由2000h提升至3500h以上。修复材料增加易识别颜色，在出现裂纹等缺陷时可以提醒地勤人员，避免地勤人员花费时间测试。

12、综上所述，本发明的换热装置通过独特的材料组合和结构设计，实现了高温下的稳定运行，同时具备自修复和自检测功能，显著提高了装置的安全性和可靠性。

技术特征：

1.一种基于增材制造的换热器，其特征在于，包括由碳化硅增材制造的散热器芯体(1)和用于支撑散热器芯体(1)的、由铝合金增材制造的支架(2)。

2.根据权利要求1所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，所述的支架(2)与散热器芯体(1)连接处设置有由铝合金增材制造的内凹蜂窝负泊松比结构层(3)。

3.根据权利要求2所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，内凹蜂窝负泊松比结构层(3)的厚度为5～7mm。

4.根据权利要求2所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，所述的支架(2)内处于内凹蜂窝负泊松比结构层(3)的外侧设有正六方蜂窝结构层(4)。

5.根据权利要求4所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，所述的正六方蜂窝结构层(4)的厚度为13～14mm。

6.根据权利要求4所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，正六方蜂窝结构层(4)的蜂窝孔内填充有凝胶状的微胶囊修复材料(5)。

7.根据权利要求6所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，所述的修复材料(5)为具有易识别颜色。

8.根据权利要求4所述的基于增材制造的换热器，其特征在于，在支架(2)上处于负泊松比结构层(3)、蜂窝结构层(4)间设有连接孔(6)。

技术总结
本发明公开了一种基于增材制造的换热器。包括由碳化硅增材制造的散热器芯体(1)和用于支撑散热器芯体(1)的、由铝合金增材制造的支架(2)。本发明能够提高支架的耐久性和安全性，还能延长整个装置的使用寿命，并减少维护成本。

技术研发人员：米飞,周小康,闫周易,杨世广,邓波,王向阳,李朋
受保护的技术使用者：新乡航空工业(集团)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13