前幾年為人們熱議的3D列印，現(xiàn)在貌似有點(diǎn)涼涼了？不，沒有的事！據(jù)悉，中國某研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻克了3400℃戰(zhàn)略金屬鎢材料3D列印技術(shù)難題，填補(bǔ)了我國在高溫金屬鎢材料快速成形技術(shù)領(lǐng)域的空白。該團(tuán)隊(duì)列印的是航天器熱控系統(tǒng)的主要裝置——散熱器。
一說到航天器，細(xì)數(shù)一下，有好多個(gè)第一呢。
世界上第一個(gè)航天器是蘇聯(lián)於1957年發(fā)射的“人造地球衛(wèi)星1號”。
第一個(gè)載人航天器是蘇聯(lián)於1961年發(fā)射的東方1號太空船（尤裡?加加林也因此成為了第一個(gè)進(jìn)入太空的地球人）。
第一個(gè)把人送到月球上的航天器是美國於1969年發(fā)射的“阿波羅11號”飛船（人類第一次登上月球）。
第一個(gè)飛出太陽系的航天器是美國於1972年發(fā)射的“先驅(qū)者10號”探測器。
第一個(gè)兼有運(yùn)載火箭、航天器和飛機(jī)特徵的飛行器是美國於1981年發(fā)射的“哥倫比亞號”航太飛船。
中國第一顆人造衛(wèi)星──“東方紅1號”衛(wèi)星，於1970年發(fā)射。該衛(wèi)星發(fā)射成功標(biāo)誌著中國成為繼蘇聯(lián)、美國、法國、日本之後世界上第五個(gè)用自製火箭發(fā)射國產(chǎn)衛(wèi)星的國家。
人類歷史上，第一次實(shí)現(xiàn)了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，也是第一次實(shí)現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信。實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)首次的載體是我國於2018年12月8日發(fā)射的嫦娥四號探測器！而這也是我國由航太大國向航太強(qiáng)國邁進(jìn)的重要標(biāo)誌之一。
嫦娥四號開啟人類首次月球背面軟著陸探測之旅圖片
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話說，不管是哪一航天器，熱控系統(tǒng)都必不可少。眾所周知，部件，亦或是設(shè)備，必然都有一個(gè)正常的工作溫度範(fàn)圍，航天器上所使用的部件和設(shè)備也不例外。況且，太空環(huán)境很是惡劣，如若不採取熱控措施，航天器上的零部件以及設(shè)備所處的溫度範(fàn)圍可能在零下一百多攝氏度到零上一百多攝氏度！
對於航天器的熱控系統(tǒng)而言，散熱器是主要裝置，也是決定晶片使用壽命的重要部件。為了起到更好的散熱效果，散熱器一般是多孔散熱器，將其覆蓋在晶片上面以增加晶片和空氣的接觸面積，達(dá)到降低晶片溫度的目的。通常，散熱器由銅等導(dǎo)熱性好的金屬材料製造而成。然而，傳統(tǒng)使用的銅材料雖然散熱好，但缺點(diǎn)也不容忽視，航空航太領(lǐng)域的晶片的熱交換是很大的，這將導(dǎo)致銅制散熱器嚴(yán)重變形，影響散熱效果，最終，晶片的使用壽命必然會受影響。
因此，現(xiàn)如今的解決方案是，先將金屬鎢製成多孔鎢骨架，再將銅滲入到多孔鎢骨架內(nèi)獲得綜合了鎢和銅各自特性的鎢銅複合材料。也就是說，鎢銅散熱器可以利用銅在高溫下?lián)]發(fā)形成的發(fā)汗製冷作用，降低鎢銅表面溫度，又能夠保證在高溫極端條件下使用，也就是能夠防止晶片熱交換大時(shí)銅材料的變形。
但是，多孔鎢骨架的製備難度比較大，因?yàn)殒u不僅是戰(zhàn)略金屬，也是一種難熔金屬，具有耐磨、硬度高、強(qiáng)度高、耐腐蝕以及韌性較好等優(yōu)良性能。金屬鎢的傳統(tǒng)加工工藝為粉末冶金+機(jī)加工，工藝流程複雜，導(dǎo)致加工週期長，而且，多孔結(jié)構(gòu)要想開模也有點(diǎn)困難，所有這些都將導(dǎo)致一個(gè)結(jié)果，那就是——高成本。此外，金屬鎢在室溫下呈脆性（容易產(chǎn)生掉塊而使加工表面產(chǎn)生缺陷）且硬度很高（會加劇模具和刀具的磨損），使後期機(jī)加工難度大大增加。一句話，傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝已經(jīng)越來越不能夠滿足當(dāng)前人類對於生產(chǎn)加工提出的願(yuàn)望，或許可以考慮前沿的製造技術(shù)，比如，近年來已經(jīng)引起各界廣泛關(guān)注的、集設(shè)計(jì)和製造於一體的3D列印技術(shù)。
對3D列印有一定瞭解的應(yīng)該都知道，到今天，增材製造技術(shù)有了三十多年的應(yīng)用和發(fā)展史，而其思想的出現(xiàn)可以追溯到十九世紀(jì)末的美國。目前，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用於不銹鋼、高溫合金以及鈦合金複雜零件製造。但是，此前，我國在鎢材料3D列印領(lǐng)域與世界先進(jìn)國家相較，還是存在很大的差距?，F(xiàn)在，這差距正在逐漸拉小，因?yàn)槲覈鴪F(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功解決了難熔金屬鎢材料的鐳射精密成形，“列印”出了用於航空航太領(lǐng)域的鎢基合金晶片散熱器。3D列印技術(shù)使散熱器的孔道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了更加靈活的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)週期也大大縮短了，即使是多孔變徑結(jié)構(gòu)，也可以一次成型，而且，不需要後期在進(jìn)行機(jī)加工。
太空探索永無止境！我國的科技工作者、航太工作者必將為推動世界航太事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)中國智慧，也將為人類和平利用太空貢獻(xiàn)更多中國力量！而我國的科研團(tuán)隊(duì)也將攀上3D列印科技高峰，為大幅縮短航空航太裝備的研發(fā)週期，提高材料利用率，降低製造成本，優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，減輕材料重量，延長使用壽命等貢獻(xiàn)一份力量！
