[發(fā)明專利]用于內(nèi)置式多孔加熱器的一體化發(fā)熱芯及其制備方法

有效

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• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN103002602A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 李曙;趙宇航;段德莉;張月來;易凡;王鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H05B3/02
• 分類號: H05B3/02;H05B3/06;B64G1/40
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種用于內(nèi)置式多孔加熱器的一體化發(fā)熱芯，其特征在于：該一體化發(fā)熱芯包括發(fā)熱體、發(fā)熱體骨架和過渡線；發(fā)熱體為條形螺旋狀，發(fā)熱體骨架由七根氮化硼管經(jīng)密排而成，所述密排具體為六根周邊氮化硼管以一根中心氮化硼管為中心對稱排布；中心氮化硼管管內(nèi)軸向放置隔片，周邊氮化硼管的兩端開有槽口，發(fā)熱體經(jīng)槽口依次往復穿入周邊氮化硼管；發(fā)熱體兩端與過渡線焊接后將過渡線從中心氮化硼管中隔片兩側引出；氮化硼管間用無機膠固定。

2.按照權利要求1所述的一體化發(fā)熱芯，其特征在于：所述發(fā)熱體其材質為網(wǎng)狀多孔鎳鉻合金或網(wǎng)狀多孔鎳鉻鋁合金，是由相互連通的中空薄壁金屬棱構成三維網(wǎng)狀多孔結構，其孔隙相互連通、分布均勻；孔隙率為90～98％，孔徑尺寸為90～110PPI；所述網(wǎng)狀多孔鎳鉻合金中鉻的質量百分含量為18～35％；所述網(wǎng)狀多孔鎳鉻鋁合金中鉻的質量百分含量為18～35％，鋁的質量百分含量為2～10％。

3.按照權利要求1所述的一體化發(fā)熱芯，其特征在于：所述周邊氮化硼管的內(nèi)徑為3～5mm，壁厚為0.2～0.5mm，長度為10～15mm；所述中心氮化硼管其長度為周邊氮化硼管的五分之四到二分之一之間，其厚度為周邊氮化硼管的一倍到二倍之間，其內(nèi)徑與周邊氮化硼管相同。

4.按照權利要求1所述的一體化發(fā)熱芯，其特征在于：所述氮化硼管其孔洞在管的圓周上均勻分布，相鄰二排孔洞間隔排列，即某一個孔洞的圓心在鄰排兩孔洞圓心連線的垂直平分線上；孔洞總面積大于管壁面積的50％。

5.按照權利要求1所述的一體化發(fā)熱芯，其特征在于：所述隔片為條形氮化硼，其長度和厚度分別與中心氮化硼管的長度和壁厚相同，其寬度與中心氮化硼管的內(nèi)徑相同。

6.按照權利要求1所述的一體化發(fā)熱芯，其特征在于：發(fā)熱體骨架前端面從第一周邊氮化硼管到第六周邊氮化硼管間隔著于兩管相切處開前端面雙壁槽口三處，分別為第一周邊氮化硼管和第二周邊氮化硼管相切處、第三周邊氮化硼管和第四周邊氮化硼管相切處、第五周邊氮化硼管和第六周邊氮化硼管相切處；發(fā)熱體骨架后端面在第二周邊氮化硼管和第三周邊氮化硼管相切處、第四周邊氮化硼管和第五周邊氮化硼管相切處開后端面雙壁槽口二處；發(fā)熱體骨架后端面在第一周邊氮化硼管和中心氮化硼管相切延伸處、第六周邊氮化硼管和中心氮化硼管相切延伸處開單壁槽口兩處。

7.一種如權利要求1-6任一所述的一體化發(fā)熱芯的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)條形螺旋狀發(fā)熱體的制備：

將泡沫鎳板加工為條形螺旋狀的泡沫鎳后，對條形螺旋狀的泡沫鎳采用固相滲鉻法滲鉻后進行真空熱處理，獲得網(wǎng)狀多孔鎳鉻合金；或者將條形螺旋狀的泡沫鎳采用固相滲鉻、再滲鋁后進行真空熱處理，獲得網(wǎng)狀多孔鎳鉻鋁合金；

(2)發(fā)熱體骨架的制備：

首先制備氮化硼管和氮化硼隔片的制備：采用化學氣相沉積法在不同外徑的碳棒或碳片上沉積不同厚度和長度的氮化硼管，用機械和煅燒的方法去除氮化硼管內(nèi)或碳片上的碳，獲得氮化硼管或氮化硼隔片；

然后按設計要求在氮化硼管上打孔，再切割為所設計的尺寸；

最后將七根有孔的氮化硼管緊密排列，用微型鉆按照設計要求在周邊氮化硼管兩端開槽口；

(3)發(fā)熱體的穿繞：

將條形螺旋狀的發(fā)熱體從第一周邊氮化硼管后端穿入，然后依次通過第二周邊氮化硼管到第六周邊氮化硼管及前端面雙壁槽口、后端面雙壁槽口，最后從第六周邊氮化硼管后端穿出；發(fā)熱體兩端再經(jīng)單壁槽口穿入中心氮化硼管中由過渡線引出；條形螺旋狀發(fā)熱體的各彎折處須嵌入各槽口；

(4)發(fā)熱體的引出：

發(fā)熱體兩端分別與同成分合金過渡線連接，過渡線截面積為網(wǎng)狀多孔材料真實截面積的4～5倍；每根過渡線整根對折，兩個并攏端頭的一端往返折疊作為搭接處，另一端作為纏繞絲；發(fā)熱體的端頭與過渡線的搭接處捏合，用纏繞絲固定后采用脈沖點焊；發(fā)熱體兩端與過渡線焊接后，將兩根過渡線從中心氮化硼管中引出，隔片將兩根過渡線分開，發(fā)熱體與過渡線的連接點在中心氮化硼管內(nèi)部。

8.按照權利要求7所述的制備方法，其特征在于：氮化硼管間固定用的無機膠為硅酸鹽耐高溫無機膠，由液相成分與固相成分混合而成，其固相成分與液相成分質量比為2∶1；液相成分為硅酸鉀溶液，固相成分為二氧化硅粉末與氧化鋁粉末混合而成，二氧化硅粉末與氧化鋁粉末的質量比3∶1。

9.一種如權利要求1-6任一所述的一體化發(fā)熱芯的應用，其特征在于：該一體化發(fā)熱芯應用于航天飛行器姿、軌控推力器所用的內(nèi)置式多孔加熱器中。