專利名稱：帶有多孔金屬襯里的金屬管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及其中帶有用作芯吸結(jié)構(gòu)的多孔金屬襯里的金屬管，以及制造這種管的方法。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中，構(gòu)件需要冷卻成使它們的溫度保持在它們可以可靠地操作的范圍內(nèi)。在電子行業(yè)中尤其如此，其中，當(dāng)電子設(shè)備的外殼變得越來(lái)越小時(shí)，電子設(shè)備的功率密度卻不斷增大。在冷卻解決方案中，熱管已經(jīng)被廣泛接受。熱管具有靈活的設(shè)計(jì)并且能夠傳輸相對(duì)大量的熱。熱管基本上是利用相變的流體在熱交接面(“熱側(cè)”)和冷交接面(“冷側(cè)”)之間傳輸熱的熱傳遞裝置。通常，熱管由以具有足夠的導(dǎo)熱率的材料(諸如銅或鋁)制成的密封管或管子構(gòu)成，其內(nèi)壁裝襯有圍繞空隙空間的芯吸結(jié)構(gòu)。密封管的內(nèi)部(包括芯吸結(jié)構(gòu)和空隙空間二者)通常處于真空狀態(tài)下并且填充有一部分一定體積百分比的工作流體(被稱為冷卻劑)。工作流體以及芯吸結(jié)構(gòu)和管的材料全部選擇成與熱管的操作特征，尤其是操作溫度范圍相匹配。工作流體的一些示例為水、乙醇、丙酮、鈉或汞。在熱側(cè)處，熱管接收從外部熱源傳遞的熱，從而使工作流體蒸發(fā)。接著，氣態(tài)形式的工作流體流過(guò)空隙空間至冷側(cè)。冷側(cè)與熱沉熱連通。工作流體在冷側(cè)冷凝，從而將傳遞的熱發(fā)送至熱沉。芯吸結(jié)構(gòu)將毛細(xì)壓力施加在現(xiàn)在為液相的工作流體上以使流體向后移動(dòng)至熱側(cè)，在該熱側(cè)，流體可以被再次蒸發(fā)。芯吸結(jié)構(gòu)的特征影響熱管的性能。芯吸結(jié)構(gòu)可以為能夠?qū)⒚?xì)壓力施加在冷凝的液體上以將其向后芯吸至熱端的任何材料。通常，它們包括燒結(jié)金屬粉末、絲網(wǎng)或與管軸線平行的一系列凹槽。當(dāng)前傳統(tǒng)的熱管使用燒結(jié)粉末襯里作芯吸結(jié)構(gòu)。燒結(jié)粉末襯里為具有通常小于 50%的空隙體積的孔隙率的金屬多孔材料。即便是在熱管中廣泛地使用燒結(jié)粉末襯里，它們?nèi)圆辉倌軌驖M足在熱傳輸能力方面的工業(yè)需求。因此，存在對(duì)能夠在熱管中使用的、改進(jìn)的帶有金屬多孔襯里的金屬管的需要。還存在對(duì)于制造這種改進(jìn)的芯吸結(jié)構(gòu)的方法的需要。最近，由于相比于燒結(jié)粉末芯吸件它們具有改進(jìn)的特性，所以金屬泡沫在芯吸結(jié)構(gòu)中引起人們的興趣。金屬泡沫大部分為具有比燒結(jié)粉末的空隙體積部分大的空隙體積部分(即，孔隙率)的開室多孔結(jié)構(gòu)。已經(jīng)證明開室芯吸結(jié)構(gòu)在熱處理中產(chǎn)生高的性能。這些孔(或開室)形成特別適合于流體的毛細(xì)傳輸?shù)幕ミB網(wǎng)絡(luò)。與燒結(jié)粉末相比，金屬泡沫包含較大體積部分的氣體填充孔并且具有通常為75% -95%的空隙體積的較高孔隙率。隨著金屬泡沫變得更致密，金屬泡沫變得更加堅(jiān)固。例如，20%的致密材料比10%的致密材料強(qiáng)固兩倍多。金屬泡沫通常保持它們的基體材料的一些(但非全部)物理特性。雖然作為用于芯吸結(jié)構(gòu)的令人感興趣的備選物，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在某些情況下，傳統(tǒng)的金屬泡沫不足以在許多熱管中使用。傳統(tǒng)的金屬泡沫具有導(dǎo)致較大毛細(xì)半徑的較大孔尺寸，其又導(dǎo)致較小毛細(xì)力。因此，傳統(tǒng)的金屬泡沫通常不能足夠快速地抽吸工作流體以用于足夠的熱管性能。此外，傳統(tǒng)的金屬泡沫傾向于具有微結(jié)構(gòu)和使在金屬泡沫和金屬管的內(nèi)壁之間的結(jié)合(機(jī)械結(jié)合和導(dǎo)熱結(jié)合二者)變得困難的較高孔隙率(通常在90%以上)。當(dāng)前制造具有能夠用于熱管的燒結(jié)粉末襯里的金屬管的方法包括將較小直徑的芯棒安置在金屬管內(nèi)，將粉末倒入處于芯棒和金屬管之間的空間中，并且使粉末燒結(jié)，以形成結(jié)合于管壁的燒結(jié)粉末芯吸件。這些傳統(tǒng)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)人們有效地控制形成在芯棒和金屬管之間的芯吸結(jié)構(gòu)的厚度。只有芯棒的一個(gè)側(cè)面固定到一位置內(nèi)，并且芯棒的另一個(gè)側(cè)面擱置在金屬管的底部而不固定到具體位置。芯棒的自由端在管內(nèi)的較小位移和芯棒本身的較小彎曲就會(huì)導(dǎo)致具有不均勻厚度的芯吸結(jié)構(gòu)。該均勻性的缺乏與芯吸結(jié)構(gòu)的由于過(guò)度壓縮而變形的區(qū)域一起通常對(duì)芯吸和熱傳遞能力的性能產(chǎn)生負(fù)面影響因此，存在對(duì)制造具有多孔材料襯里的金屬管的方法的另外需求，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，該方法允許在管內(nèi)的多孔材料襯里的定位和厚度的控制方面得到改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一些不便之處。此外，本發(fā)明的目的是提供具有芯吸結(jié)構(gòu)的金屬管，當(dāng)與具有多孔襯里的現(xiàn)有技術(shù)金屬管中的至少一些相比時(shí)，該具有芯吸結(jié)構(gòu)的金屬管得到改進(jìn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于制造裝襯有多孔襯里的金屬管的方法。又一個(gè)目的是更好地控制多孔襯里的厚度，以便在其制造過(guò)程中使用帶有多孔襯里的金屬管。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供帶有用作芯吸結(jié)構(gòu)的金屬泡沫襯里的金屬管，以便在熱管的制造中使用。金屬管具有內(nèi)壁和外壁，以及至少一個(gè)開放端部。金屬管具有2mm到75mm 之間的外徑、IOmm到IOOOmm之間的長(zhǎng)度以及0. 2mm到2mm之間的壁厚。金屬泡沫襯里至少部分地裝襯金屬管的內(nèi)壁。金屬泡沫襯里的外壁的至少一部分熱傳導(dǎo)地結(jié)合于金屬管的內(nèi)壁。金屬泡沫襯里具有0. Imm到IOmm之間的厚度、10_13m2到10_8m2之間的滲透率、5 μ m至Ij Imm之間的毛細(xì)半徑以及l(fā)W/m. K到50W/m. K之間的導(dǎo)熱率。金屬泡沫襯里具有與燒結(jié)粉末相比增加的孔隙率并且具有與傳統(tǒng)的金屬泡沫相比更小的孔尺寸，其成為用于熱管的良好備選物。金屬管和金屬泡沫襯里都具有依據(jù)它們旨在用于應(yīng)用而選擇的特性。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬管的外徑在3mm到50mm之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬管的外徑在4mm到50mm之間。在一些情況下，優(yōu)選的是，金屬管的長(zhǎng)度在50mm到IOOOmm之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的滲透率在10_12m2到10_9m2之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的滲透率在ΙΟ—1、2到10_9m2之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的毛細(xì)半徑在ΙΟμπι到500μπι之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的毛細(xì)半徑在20 μ m到250 μ m之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在Wm. K到30W/m. K之間。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在4W/m. K到20W/ m. K之間。為了該應(yīng)用的目的，當(dāng)使用范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解范圍的端點(diǎn)包括在所述范圍中。在又一個(gè)方面，金屬泡沫襯里由具有兩個(gè)孔組的金屬泡沫制成。在本申請(qǐng)人的2007年11月1日公布的發(fā)明名稱為“使用無(wú)機(jī)泡沫的熱管理裝置(Heat Management Device Using Inorganic Foam) ” 國(guó)際專利申請(qǐng)公開 No. WO 2007/121575 和 2009 年 4 月 23日公開的發(fā)明名稱為“利用無(wú)機(jī)泡沫的熱管理裝置(Heat Management Device Using Inorganic R)am) ”的國(guó)際專利申請(qǐng)公開No. WO 2009/049397中公開了這種金屬泡沫，這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容被結(jié)合在此，作為參考。在本發(fā)明的這種泡沫中，第一孔組具有大約20μπι 到大約200 μ m之間的范圍內(nèi)的平均孔尺寸。第一孔尺寸組由大約40%到大約80%的空隙體積的多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成。第二孔組具有在從大約250nm到大約40 μ m的范圍內(nèi)的平均孔尺寸。 第二孔尺寸組由大約20%到大約50%的空隙體積的多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這些金屬泡沫具有比傳統(tǒng)的金屬泡沫以及‘2 專利和‘?dāng)M8專利的金屬泡沫的平均孔尺寸小的平均孔尺寸。更小的孔尺寸降低熱阻。該更致密的金屬泡沫在期望較高導(dǎo)熱率的應(yīng)用中是優(yōu)選的。優(yōu)選的是，第一孔組具有從大約40 μ m到大約150 μ m的范圍內(nèi)的平均孔尺寸，并且第二孔組具有從大約500nm到大約30 μ m的范圍內(nèi)的平均孔尺寸。更優(yōu)選的是，第一孔組具有從大約60 μ m到大約100 μ m的范圍內(nèi)的平均孔尺寸， 并且第二孔組具有從大約500nm到大約20 μ m的范圍內(nèi)的平均孔尺寸。在一些情況下，金屬泡沫襯里由具有第三孔組的金屬泡沫制成。第三孔組具有大約100 μ m到大約Imm之間的平均孔尺寸。在2003年12月9日公布的發(fā)明名稱為“制造開室材料的方法(Method of Making Open Cell Material) ”的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 6，660，224(在下文中被稱為‘224)和2006年9月19日公布的發(fā)明名稱為“制造開室材料的方法(Method of Making Open Cell Material) ”的美國(guó)專利 No. 7，108，8 (在下文中被稱為 ‘828)中公開了這種金屬泡沫，這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容被結(jié)合在此，作為參考。與燒結(jié)粉末芯相比，該金屬泡沫提供(1)由于較高的滲透率對(duì)毛細(xì)半徑的比，產(chǎn)生更高的抽吸速度(或芯吸速度) 和(2)用于處理更大量的工作流體的更高的孔隙率。該金屬泡沫在期望較高的動(dòng)力的應(yīng)用中是優(yōu)選的。優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里和金屬管每一個(gè)都由從由具有至少一種過(guò)渡金屬的金屬顆粒、金屬合金和/或它們的組合構(gòu)成的組中選擇的一或更多種材料制成，并且更優(yōu)選地， 由選自下述組的至少一種過(guò)渡金屬制成，所述組包括鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、釔、 鋯、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬以及金。更優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里和金屬管每一個(gè)均由選自下述組的一或更多種材料制成，所述組包括銅、鈦、鎳、鋁、鋼、不銹鋼以及銀。用于金屬管和金屬泡沫襯里的材料的組合取決于帶有多孔金屬襯里的金屬管的使用。例如，如果使用在包圍液體鈉的熱管中，不銹鋼或鎳將可能是優(yōu)選的選擇。在另一非限定性示例中，如果水使用在熱管中，銅將可能是材料的適當(dāng)選擇。在其它的實(shí)施方式中， 諸如使用在腐蝕環(huán)境中時(shí)，金屬管將為不銹鋼，而金屬泡沫襯里可為銅。在某些應(yīng)用中，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里由與金屬管的材料相同的材料制成。在這些應(yīng)用中的一些中，甚至更優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里和金屬管每一個(gè)均由銅制成。例如，在帶有襯里的管在近似環(huán)境溫度下與作為工作流體的水一起使用的應(yīng)用中，銅是優(yōu)選的選擇。
通常優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的孔隙率在40%的空隙體積到90%的空隙體積之間。甚至更優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的孔隙率在50%的空隙體積到85%的空隙體積之間。 孔隙率的量的選擇取決于金屬泡沫的使用。例如，當(dāng)必須處理大量的工作流體時(shí)，期望較高的孔隙率，然而在熱阻是問(wèn)題時(shí)，優(yōu)選較低的孔隙率。優(yōu)選的是金屬泡沫襯里的外壁經(jīng)由燒結(jié)熱傳導(dǎo)地結(jié)合于金屬管的內(nèi)壁。燒結(jié)具有在制造帶有多孔金屬襯里的金屬管期間不必引入另外的材料的優(yōu)點(diǎn)。在一些情況下，在銅焊劑的添加不是問(wèn)題的情況下，金屬泡沫襯里的外壁經(jīng)由銅焊熱傳導(dǎo)地結(jié)合于金屬管的內(nèi)壁。優(yōu)選的是，金屬管是無(wú)縫的。在一些情況下，金屬管的至少一個(gè)開放端部是第一開放端部，并且金屬管具有第二開放端部。在其它的情況下，至少一個(gè)開放端部是單個(gè)開口。 不管怎樣，在一些情況下，金屬管的至少一個(gè)開放端部沒(méi)有毛刺。優(yōu)選地，金屬管是筆直的，然而，金屬管可以是彎曲的。對(duì)于某些應(yīng)用，優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度等于金屬管的長(zhǎng)度。優(yōu)選的是，對(duì)于某些應(yīng)用，金屬襯里是異質(zhì)的。異質(zhì)金屬襯里可以由不止一種類型的金屬泡沫和/或不止一種類型的燒結(jié)粉末襯里構(gòu)成。當(dāng)在不同空間位置利用金屬襯里的不同特性時(shí)，異質(zhì)襯里是優(yōu)選的。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬泡沫襯里比金屬管短，并且燒結(jié)粉末襯里熱傳導(dǎo)地結(jié)合于金屬管的內(nèi)壁的不裝襯有金屬泡沫襯里的至少一部分。作為示例，在由具有這樣一種金屬泡沫的金屬管制成且用于冷卻計(jì)算機(jī)的CPU的熱管中，人們可以使用異質(zhì)襯里，以具有到與CPU相鄰的區(qū)域中的熱管的增大的熱傳遞，以及來(lái)自絕熱區(qū)段中的熱管的減小的熱傳遞，以便更高效地冷卻CPU。例如，帶有同質(zhì)金屬泡沫襯里的金屬管在35W時(shí)在CPU上方的熱阻為大約0. 50C /K利用CPU-Teifc的溫度和與CPU-Tis^s接觸的另一側(cè)的金屬管的表面處的溫度計(jì)算)。帶有同質(zhì)金屬泡沫襯里的金屬管在絕熱和冷凝器區(qū)段中的最大熱載荷能力為大于35W。相比之下，帶有同質(zhì)燒結(jié)粉末襯里的金屬管具有在 35W時(shí)在CPU上方的大約0. 3°C /W的熱阻和不大于35W的最大熱載荷能力。另外，燒結(jié)粉末襯里具有比金屬泡沫襯里的芯吸速度小的芯吸速度。因此，異質(zhì)襯里將使人們能夠利用燒結(jié)粉末襯里的在CPU上方的較低熱阻和金屬泡沫襯里的在絕熱和冷凝器區(qū)段中的較高芯吸速度，其將導(dǎo)致比僅帶有燒結(jié)粉末襯里的金屬管的最大熱載荷能力相對(duì)高的最大熱載荷能力，在異質(zhì)襯里中，燒結(jié)粉末襯里部分位于CPU上方，并且金屬泡沫襯里部分位于絕熱和冷凝器區(qū)段中。對(duì)于具有異質(zhì)襯里的一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，燒結(jié)粉末襯里的厚度比金屬泡沫襯里的厚度小。優(yōu)選的是，對(duì)于某些特定應(yīng)用，金屬管的外徑為6mm ；金屬管的長(zhǎng)度為300mm ；金屬管的壁厚為0. 3mm ；并且金屬泡沫襯里的厚度為0. 7mm。此外，金屬泡沫襯里的滲透率和毛細(xì)半徑使得滲透率對(duì)毛細(xì)半徑的比最大。金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在20W/m. K到30W/m. K 之間。甚至更優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里的孔隙率在70%的空隙體積到85%的空隙體積之間，帶有金屬泡沫襯里的金屬管在35W時(shí)的熱阻為大約0. 5°C /W，燒結(jié)粉末襯里的孔隙率在 45%的空隙體積到55%的空隙體積之間，并且?guī)в袩Y(jié)粉末襯里的金屬管在35W時(shí)的熱阻為大約0. 30C /W。在如在本文中體現(xiàn)和廣泛描述的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于制造帶有金屬泡沫CN 102548754 A襯里的金屬管的方法，該方法包括提供期望特征的金屬管；提供期望特征的金屬泡沫襯里，期望特征包括金屬泡沫襯里具有適于至少部分地接觸金屬管的內(nèi)壁的外壁；提供適于接觸金屬泡沫襯里的內(nèi)壁并且將微小的壓縮施加到金屬泡沫襯里的內(nèi)壁上的芯棒，芯棒的外表面不與金屬泡沫襯里結(jié)合；將金屬泡沫襯里插入金屬管內(nèi)側(cè)以形成管-襯里組件；將芯棒插入管-襯里組件內(nèi)側(cè)；經(jīng)由芯棒到管-襯里組件內(nèi)的插入，將徑向壓縮施加到金屬泡沫襯里的內(nèi)壁上；將熱處理作用于帶有插入在其中的芯棒的管-襯里組件，以使金屬襯里的外壁至少部分地結(jié)合于金屬管的內(nèi)壁；冷卻帶有插入的芯棒的管-襯里組件；以及將芯棒從金屬管-襯里管組件移除。優(yōu)選地，在芯棒的外表面上存在非粘結(jié)材料，所述非粘結(jié)材料選自由氮化硼、不銹鋼以及石墨組成的組。優(yōu)選的是，芯棒比金屬管長(zhǎng)，并且該方法還包括在作用熱處理之前，調(diào)節(jié)管-襯里組件中的芯棒，使得芯棒的端部在管-金屬襯里組件的每一側(cè)延伸。芯棒提供到管-襯里組件的內(nèi)壁上的均勻施加的徑向壓縮。先前，在現(xiàn)有技術(shù)的帶有燒結(jié)粉末襯里的金屬管中， 芯棒僅在一個(gè)端部處固定，并且另一個(gè)端部將自由移動(dòng)并且將產(chǎn)生燒結(jié)粉末襯里的厚度不均勻的區(qū)域。為實(shí)現(xiàn)更好的結(jié)果，期望金屬泡沫襯里的厚度均勻分布。甚至更優(yōu)選的是，在熱處理期間固定芯棒的端部。優(yōu)選地，在氫氮混合環(huán)境中進(jìn)行熱處理以阻止氧化。因?yàn)檠趸a(chǎn)生氧化銅的層，其改變帶有襯里的管的性能，所以氧化通常是不良的。還可以在真空中進(jìn)行熱處理。熱處理可以例如在1050°C下進(jìn)行8小時(shí)，并且導(dǎo)致將金屬泡沫襯里的外壁燒結(jié)于
金屬管的內(nèi)壁。在一些情況下，通過(guò)將管-襯里組件留在室溫環(huán)境中來(lái)被動(dòng)地進(jìn)行冷卻，直到管-襯里組件的溫度下降到室溫?？梢酝ㄟ^(guò)使金屬襯里、金屬管以及芯棒中的一個(gè)或更多個(gè)相對(duì)于彼此滑動(dòng)來(lái)進(jìn)行將金屬泡沫襯里插入在金屬管內(nèi)側(cè)和將芯棒插入在管-襯里組件內(nèi)側(cè)及從管-襯里組件內(nèi)側(cè)移除芯棒的一或兩者。在優(yōu)選實(shí)施方式中，金屬管的期望特征包括金屬管具有2mm到75mm之間的外徑、 IOmm到IOOOmm之間的長(zhǎng)度以及0. 2mm到2mm之間的壁厚，并且金屬泡沫襯里的期望特征包括0. Imm到IOmm之間的厚度、10-1 2到10_8m2之間的滲透率、5 μ m到Imm之間的毛細(xì)半徑、 lff/m. K到50W/m. K之間的導(dǎo)熱率以及40%的空隙體積到90%的空隙體積之間的孔隙率。在又一方面，如在本文中體現(xiàn)和廣泛描述的，本發(fā)明提供制造帶有異質(zhì)多孔金屬襯里的金屬管的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，異質(zhì)金屬多孔襯里由金屬泡沫襯里和燒結(jié)粉末襯里組成。金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度比金屬管的長(zhǎng)度短，并且在熱處理之前，粉末金屬顆粒倒入在芯棒和金屬管的內(nèi)壁之間，其中，金屬管的至少一部分不裝襯有金屬泡沫襯里。對(duì)于一些應(yīng)用，優(yōu)選的是，加工帶有由不止一種金屬泡沫組成的金屬泡沫襯里的金屬管。金屬泡沫襯里為第一金屬泡沫襯里，第一金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度比金屬管的長(zhǎng)度短。該方法還包括在熱處理之前，在將第一金屬泡沫襯里插入在管內(nèi)側(cè)以形成管-襯里組件之后，將至少一個(gè)第二金屬泡沫襯里插入在金屬管內(nèi)側(cè)。在其它的實(shí)施方式中，異質(zhì)金屬多孔襯里由具有不同特性的一或更多個(gè)金屬泡沫襯里和具有不同特性的一個(gè)或更多個(gè)燒結(jié)粉末襯里組成。優(yōu)選的是，對(duì)于一些應(yīng)用，異質(zhì)多孔金屬襯里具有不均勻的厚度，其中，異質(zhì)多孔金屬襯里的厚度的部分與構(gòu)成異質(zhì)襯里的每個(gè)襯里相關(guān)聯(lián)。為此，芯棒具有第一部分和第二部分。第一部分具有第一截面和金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度。第二部分具有第二截面和金屬管的不裝襯有金屬泡沫襯里的至少一部分的長(zhǎng)度。第一截面與第二截面不同。對(duì)于一些應(yīng)用，還優(yōu)選的是，金屬泡沫襯里由幾個(gè)金屬泡沫襯里組成。在將芯棒插入在管-襯里組件中之前，在將第一金屬泡沫襯里插入在管內(nèi)側(cè)以形成管-襯里組件之后， 將至少一個(gè)第二金屬泡沫襯里插入在金屬管內(nèi)側(cè)。在另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供用于制造金屬泡沫的管的方法，該方法包括提供具有期望特征和尺寸的金屬泡沫片；提供具有凹槽的模具，凹槽具有形狀和尺寸設(shè)計(jì)成與將被制造的金屬泡沫的管的外表面的形狀和尺寸相符的至少一部分；提供具有與將被制造的金屬泡沫的管的內(nèi)徑基本上相等的直徑的圓柱形芯棒；在凹槽上方將該金屬泡沫片放置到模具上；將與凹槽對(duì)齊的芯棒放置在該金屬泡沫片的頂部上；將芯棒擠壓到該金屬泡沫片上并進(jìn)入凹槽內(nèi)，擠壓導(dǎo)致該金屬泡沫片至少部分地彎曲；提起芯棒；重復(fù)地在凹槽上方將該金屬泡沫片的剩余扁平部分放置到模具上，將與凹槽對(duì)齊的芯棒放置在該金屬泡沫片的頂部上，并且將芯棒擠壓到該金屬泡沫片上并進(jìn)入凹槽內(nèi)，直到該金屬泡沫片形成將被制造的金屬泡沫的管；以及一旦制成金屬泡沫的管，將芯棒從金屬泡沫的管移除。優(yōu)選的是，該方法還包括將芯棒擠壓到該金屬泡沫片上并進(jìn)入凹槽內(nèi)之前，將金屬片保持在模具上的適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｉ踔粮鼉?yōu)選的是，凹槽是具有與將被制造的金屬泡沫的管的外徑基本上相等的直徑的半圓形縱向凹槽。在一些情況下，凹槽是第二凹部，并且模具還包括第一凹部。第一凹部用于限制該金屬泡沫片以容易均勻軋制。第二凹部位于第一凹部?jī)?nèi)，并且第二凹部比第一凹部深。第一凹部具有至少該金屬泡沫片的寬度的寬度。第一凹部具有至少一個(gè)開放端部。第二凹部相對(duì)于第一凹部的至少一個(gè)開放端部成角度。當(dāng)該金屬泡沫片放置到模具上時(shí)，該金屬泡沫片放置到第一凹部?jī)?nèi)。在一些實(shí)施方式中，用于將多孔金屬片軋制成管的模具包括具有至少一個(gè)開放端部的第一凹部。第一凹部具有適合于至少該多孔金屬片的寬度的寬度。第二凹部布置在第一凹部?jī)?nèi)。第二凹部為具有適于與將被制造的管的外表面相符的至少一部分的凹槽。第二凹部比第一凹部深。第二凹部相對(duì)于第一凹部的至少一個(gè)開放端部成角度。優(yōu)選的是，第二凹部垂直于第一凹部的開放端部。優(yōu)選的是，期望特征包括具有與期望的金屬泡沫襯里的管的外截面的周長(zhǎng)基本上相等的金屬泡沫片的寬度。術(shù)語(yǔ)‘金屬泡沫’指的是具有高于50%的空隙體積的孔隙率的開室多孔金屬結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)‘縫’指的是沿著兩個(gè)表面或區(qū)段的邊緣的兩個(gè)表面或區(qū)段之間連接的線?？p可以是通過(guò)沿著兩個(gè)表面的邊緣使兩個(gè)表面裝配、連結(jié)或重疊在一起制成的脊、凹槽或間隙。術(shù)語(yǔ)‘基本上相等’指的是尺寸，該尺寸等于與其相比的量，或比與其相比的量略大或略小，以致到其不引起與預(yù)期使用不相容的不必要的材料改變的程度。術(shù)語(yǔ)‘異質(zhì)的’指的是由具有不同的結(jié)構(gòu)、物理和/或幾何特性的多項(xiàng)組成的系統(tǒng)。
術(shù)語(yǔ)‘熱處理’指的是選擇用于實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果的熱管理。熱管理包括用于幾個(gè)時(shí)間段的一或更多個(gè)選定的溫度。術(shù)語(yǔ)‘孔隙率’指的是多孔材料中的空隙空間的容積與多孔材料的總體積或整體體積的比，該多孔材料包括實(shí)心構(gòu)件和空隙構(gòu)件。術(shù)語(yǔ)‘空隙體積’指的是孔隙率乘以100。術(shù)語(yǔ)‘毛細(xì)半徑’指的是由等式 得出的毛細(xì)半徑ι·ΒΡ(πι)，其中，σ (N/m)
^Pbp
為流體的表面張力，并且ΔpBP(N/m2)為通過(guò)多孔材料的壓力損失。利用標(biāo)準(zhǔn)ASTM F316-03 中描述的方法測(cè)量毛細(xì)半徑，該方法通常已知為用于測(cè)量毛細(xì)半徑的泡點(diǎn)方法。術(shù)語(yǔ)‘水滲透率’指的是由達(dá)西定律，= -g|v(0 + pc|Vv(02得出的滲
透率II(m2)，其中，C(l/m)為形狀因數(shù)，μ (N. s/m2)為流體的動(dòng)力粘度，P (Kg/m3)為流體的密度，Δ ρ為施加的壓力差(N/m2)，L為多孔介質(zhì)的厚度(m)，ν為穿過(guò)介質(zhì)的表面(或整體)流體流速(即，好像流體是出現(xiàn)在多孔介質(zhì)中的唯一相時(shí)計(jì)算的平均速度)(m/s)，Dl 為滲透率測(cè)量設(shè)備的入口直徑，D2為滲透率測(cè)量設(shè)備的出口直徑，并且t為時(shí)間。術(shù)語(yǔ)‘導(dǎo)熱率’指的是金屬泡沫整體導(dǎo)熱率(以W/m. K為單位的k)。依靠使用與塞爾棒法的原理相似的原理的設(shè)備測(cè)量導(dǎo)熱率。在本申請(qǐng)的測(cè)量方法中，兩塊相同的同樣的多孔材料放置在熱源的每一側(cè)。熱源由放置在兩大塊銅塊之間的云母板加熱器制成。大塊銅塊用于確保熱通量是均勻的。大塊銅塊具有與兩塊多孔材料的橫向尺寸相同的橫向尺寸以具有足夠良好的接觸。兩塊多孔材料的另一側(cè)通過(guò)冷板冷卻。冷板是具有內(nèi)部通道的金屬塊，冷卻水在該內(nèi)部通道中循環(huán)。整個(gè)多孔材料塊一加熱器一冷板系統(tǒng)熱隔離用于防止將影響導(dǎo)熱率測(cè)量的熱損失。由等式Q = _kA((T2-Tl)/d)t得出導(dǎo)熱率k，其中，Q是在時(shí)間t內(nèi)由云母加熱器供應(yīng)至泡沫塊的熱，A是泡沫塊的截面面積，Tl是離加熱端部最近的溫度，并且T2是在距Tl測(cè)量的點(diǎn)的距離d處測(cè)量的溫度。因?yàn)楫?dāng)前設(shè)備測(cè)量?jī)蓧K相同的多孔材料的平均導(dǎo)熱率，所以當(dāng)前設(shè)備是對(duì)稱的。術(shù)語(yǔ)‘熱阻’為如討論的帶有金屬多孔襯里的金屬管的熱管上測(cè)量的導(dǎo)熱率的倒數(shù)，并且熱管具有作為工作流體的水。本發(fā)明的實(shí)施方式每一個(gè)均具有上述目的和/或方面中的至少一個(gè)，但是不必具有所有的目的和/或方面。應(yīng)當(dāng)理解，已經(jīng)因試圖實(shí)現(xiàn)上述目的而產(chǎn)生的本發(fā)明的一些方面可以不滿足這些目的，并且/或可以滿足本文中沒(méi)有具體地描述的其它目的。本發(fā)明的實(shí)施方式的另外和/或可替代的特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將從下列描述、附圖以及所附權(quán)利要求中變得顯而易見。


對(duì)了更好地理解本發(fā)明以及其其它的方面和進(jìn)一步的特征，參照與附圖一起使用的下列說(shuō)明，其中圖1是帶有多孔金屬襯里的金屬管的第一實(shí)施方式的俯視透視圖；圖2是圖1的帶有多孔金屬襯里的金屬管的金屬管的俯視透視圖3是圖1的帶有多孔金屬襯里的金屬管的多孔金屬襯里的俯視透視圖；圖4是帶有多孔金屬襯里的金屬管的第二實(shí)施方式的俯視透視圖；圖5是帶有多孔金屬襯里的金屬管的第三實(shí)施方式的俯視透視圖；圖6是帶有多孔金屬襯里的金屬管的第四實(shí)施方式的俯視透視截面圖；圖7是用于軋制金屬泡沫片以形成金屬泡沫的管的模具的俯視透視圖；圖8是與圖7的模具一起使用的金屬泡沫片的俯視透視圖；圖9是利用圖7的模具和圖8的該金屬泡沫片形成圖3的金屬泡沫的管的方法的第一步驟的圖形表示；圖10是形成圖3的金屬泡沫的管的方法的第二步驟的圖形表示；圖11是形成圖3的金屬泡沫的管的方法的第三步驟的圖形表示；圖12是形成圖3的金屬泡沫的管的方法的第四步驟的圖形表示；圖13是形成圖3的金屬泡沫的管的方法的第五步驟的圖形表示；圖14是形成圖3的金屬泡沫的管的方法的第六步驟的圖形表示；圖15是利用圖9至14的方法獲得的圖3的金屬泡沫的管的透視圖；圖16是制造圖1的帶有多孔襯里的金屬管的方法的流程圖；圖17是圖2的金屬管和圖3的金屬泡沫襯里的透視圖；圖18是形成管-襯里組件和示出有芯棒的圖17的金屬管和多孔金屬襯里的透視圖；圖19是示出有插入到管-襯里組件中的芯棒的、與圖18的視圖相同的視圖；圖20是圖19的管-襯里組件的透視圖，該透視圖示出有部分切除以顯示芯棒、金屬泡沫襯里以及金屬管的管-襯里組件；圖21是用于制造圖6的第四實(shí)施方式的帶有多孔金屬襯里的金屬管的方法的流程圖；圖22是插入到圖6的第四實(shí)施方式的帶有多孔金屬襯里的金屬管內(nèi)的芯棒的透視截面圖，該透視截面圖示出有一部分移除的多孔襯里，以顯示金屬管的截面；圖23是示出有整個(gè)多孔襯里的、與圖22的視圖相同的視圖；圖M是示出有從帶有多孔金屬襯里的金屬管部分地移除的芯棒的、與圖23的視圖相同的視圖；圖25是插入到第五實(shí)施方式的帶有多孔金屬襯里的金屬管內(nèi)的另一個(gè)芯棒的透視截面圖，其示出移除一部分多孔襯里，以顯示金屬管的截面；圖沈是示出有整個(gè)多孔襯里的、與圖25的視圖相同的視圖；以及圖27是示出有從帶有多孔金屬襯里的金屬管部分地移除的另一個(gè)芯棒的、與圖 26的視圖相同的視圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1至3，現(xiàn)在將描述帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa的第一實(shí)施方式。帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa(在圖1中示出)是直的圓形金屬管20，其具有裝襯有直的圓筒形金屬泡沫襯里22的內(nèi)壁18。將參照?qǐng)D9至15在下面更詳細(xì)地描述由金屬泡沫片30獲得這樣一種管狀襯里的方法。金屬泡沫襯里22與金屬管20 —起利用冶金方式結(jié)合成熱傳導(dǎo)。將參照?qǐng)D16至20在下面更詳細(xì)地描述用于制造帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa的方法。如在圖2中最佳地看到的，金屬管20具有兩個(gè)開口端部21。可設(shè)想對(duì)于一些應(yīng)用，一個(gè)端部21將部分或完全關(guān)閉(未示出)。金屬管20通過(guò)擠壓制成并且因此不具有接縫。雖然優(yōu)選的是，金屬管20對(duì)于諸如熱管之類的應(yīng)用不具有接縫，但是可設(shè)想，在接縫與隨后的制造步驟或最終產(chǎn)品的預(yù)期使用不會(huì)不相容的情況下，金屬管20對(duì)于一些應(yīng)用可以具有接縫。接縫可以是利用將金屬片軋制成管(與關(guān)于金屬泡沫片30，在圖9至15中示出的相似)來(lái)制造金屬管20的結(jié)果。軋制可以導(dǎo)致金屬片的縱向邊緣鄰接或交疊。在這些情況下，接縫的非限定性示例為縱向擠出部或侵入部，或通過(guò)使金屬片的邊緣鄰接或幾乎鄰接而產(chǎn)生的線路。在金屬管20具有內(nèi)部接縫的情況下，而且在該接縫與隨后的制造步驟或最終產(chǎn)品的預(yù)期使用不會(huì)不相容的情況下，金屬泡沫襯里22的襯面可適于容納接縫。金屬管20由銅制成。可設(shè)想，在其它的實(shí)施方式中，具有至少一種過(guò)渡金屬的金屬顆粒、金屬合金和/或它們的組合、以及優(yōu)選為，從由鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、釔、 鋯、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬以及金組成的組中選擇的至少一種過(guò)渡金屬也可用于制造金屬管20。金屬管20具有300mm的長(zhǎng)度2、6mm的外徑4以及0. 3mm的壁厚?？稍O(shè)想長(zhǎng)度2 可以在50mm到IOOOmm之間，外徑4可以在4mm到50mm之間，并且壁厚6可以在0. 2mm至Ij
2mm之間。金屬管20是直管，其具有恒定圓形截面?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，金屬管20將具有小的或逐漸變化的截面。金屬管20可以可替代地具有微小的曲率半徑。也可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，截面將不是圓形的。如在圖3中最佳地看到的，金屬泡沫襯里22是金屬泡沫的管，其中，在2009年4 月23日公布的發(fā)明名稱為“開室多孔材料以及制造該開室多孔材料的方法和混合物(Open Cell Porous Material, and a Method of, and Mixture of,Making Same) HU^M ^it 公開No. WO 2009/049427中描述該金屬泡沫，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容被結(jié)合在此，作為參考。可設(shè)想，基于應(yīng)用，金屬泡沫襯里22的金屬泡沫將可替代地是‘2M專利和‘?dāng)M8專利中描述的金屬泡沫中的一個(gè)。還可設(shè)想，金屬泡沫襯里22的金屬泡沫可以是2007年10月11日公開的發(fā)明名稱為“用于部分地涂履開室多孔材料的方法(Method For Partially Coating Open Cell Porous Materials) ”的國(guó)際專利申請(qǐng)公開No. W02007/112554中描述的金屬泡沫。當(dāng)通過(guò)銅焊進(jìn)行結(jié)合時(shí)，該金屬泡沫為優(yōu)選。金屬泡沫襯里22設(shè)計(jì)成具有與金屬管20的內(nèi)壁18接觸的外壁16 (如在圖17中最佳地示出的)。因此，金屬泡沫襯里22具有與金屬管20的內(nèi)徑5基本上相等的外徑3。 金屬泡沫襯里22具有與金屬管20的長(zhǎng)度2相等的長(zhǎng)度9?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，金屬泡沫襯里22將具有比長(zhǎng)度2大或比長(zhǎng)度2小的長(zhǎng)度9。金屬泡沫襯里22具有0. 7mm的厚度 7?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，厚度7可以在0. Imm到IOmm之間。取決于帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa將打算的應(yīng)用，選擇金屬泡沫襯里22的厚度7和金屬管20的尺寸。金屬泡沫襯里22由銅制成?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，金屬泡沫襯里22將由如關(guān)于金屬管20在上面列舉的相同的其它材料制成。還可設(shè)想，對(duì)于其它的應(yīng)用，取決于金屬泡沫襯里22和金屬管20將被打算的使用，金屬泡沫襯里22和金屬管20將不由相同的材料制成。
在圖4中示出的帶有多孔金屬襯里的金屬管IOb的第二實(shí)施方式中，金屬管20和金屬泡沫襯里22彎曲并且形成帶有多孔金屬襯里的彎曲金屬管10b。為了獲得這種帶有多孔金屬襯里的彎曲金屬管10b，在金屬泡沫襯里22已經(jīng)插入到金屬管20內(nèi)并且結(jié)合于金屬管20之后，人們以傳統(tǒng)的技術(shù)使帶有多孔金屬襯里的金屬管IOb彎曲。還可以在帶有多孔金屬襯里的金屬管IOb已經(jīng)轉(zhuǎn)變成熱管之后使其彎曲。在圖5中示出的帶有多孔金屬襯里的金屬管IOc的第三實(shí)施方式中，帶有多孔金屬襯里的金屬管IOc具有扁平輪廓。為了獲得這種帶有多孔金屬襯里的扁平金屬管10c，在金屬泡沫襯里22已經(jīng)插入到金屬管20內(nèi)并且結(jié)合于金屬管20之后，人們以傳統(tǒng)的技術(shù)使帶有多孔金屬襯里的金屬管IOc變平，還可以在帶有多孔金屬襯里的金屬管IOc已經(jīng)轉(zhuǎn)變成熱管之后使之變平。在圖6中示出的帶有多孔金屬襯里的金屬管IOd的第四實(shí)施方式中，金屬管20裝襯有異質(zhì)多孔金屬襯里21。異質(zhì)多孔金屬襯里21由沿著金屬管20的長(zhǎng)度2鄰近金屬泡沫襯里22’布置的燒結(jié)粉末襯里23組成。除了金屬泡沫襯里22’的長(zhǎng)度9’比金屬泡沫襯里22的長(zhǎng)度9短之外，帶有多孔金屬襯里的金屬管IOd具有與帶有多孔金屬襯里的金屬管 IOa的元件共同的元件(金屬管20的性質(zhì)和尺寸，金屬泡沫襯里22的作為金屬泡沫襯里 22’的性質(zhì)和尺寸)。將不重復(fù)這些共同的元件。燒結(jié)粉末襯里23裝襯金屬管20的內(nèi)壁18的無(wú)金屬泡沫襯里22’的部分。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，燒結(jié)粉末襯里23將僅裝襯內(nèi)壁18的無(wú)金屬泡沫襯里22’的部分。還可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，不止一個(gè)燒結(jié)粉末襯里23和不止一個(gè)金屬泡沫襯里22’將用于形成異質(zhì)多孔金屬襯里21。還可設(shè)想，在一些情況下，異質(zhì)多孔金屬襯里21將僅由具有不同特性的金屬泡沫制成。燒結(jié)粉末襯里23具有與金屬泡沫襯里22’的厚度7相同的厚度。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，燒結(jié)粉末襯里23將比金屬泡沫襯里22’薄(諸如在圖25和沈中示出的)或比金屬泡沫襯里22’厚。燒結(jié)粉末襯里23和金屬泡沫襯里22’具有適于它們被打算使用的應(yīng)用的尺寸和特性。例如，在用于冷卻CPU的應(yīng)用中，燒結(jié)粉末襯里23設(shè)計(jì)成位于CPU上方，并且金屬泡沫襯里22’設(shè)計(jì)成位于由管-襯里組件產(chǎn)生的熱管的絕熱和冷凝器區(qū)段中。在圖6中示出的帶有多孔金屬襯里的金屬管IOd的第四實(shí)施方式中，燒結(jié)粉末襯里23的長(zhǎng)度9”比金屬粉末襯里22’的長(zhǎng)度9’短。長(zhǎng)度9”選擇成對(duì)應(yīng)于CPU的長(zhǎng)度，并且長(zhǎng)度9’選擇成對(duì)應(yīng)于絕熱和冷凝器區(qū)段的長(zhǎng)度。更具體地，金屬管20的長(zhǎng)度2為300mm，金屬泡沫襯里22’的長(zhǎng)度9’為250mm，并且燒結(jié)粉末襯里23的長(zhǎng)度9”為50mm?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，燒結(jié)粉末襯里23將比金屬泡沫襯里22’長(zhǎng)或具有與金屬泡沫襯里22’的長(zhǎng)度相同的長(zhǎng)度。帶有多孔金屬襯里的金屬管IOd在金屬泡沫襯里22’的位置處的熱阻為大約0. 5°C /W，并且?guī)в卸嗫捉饘僖r里的金屬管IOd的在燒結(jié)粉末襯里23的位置處的熱阻在35W時(shí)為大約0. 3°C / I金屬泡沫襯里22’和燒結(jié)粉末襯里23的內(nèi)徑8為4mm，并且金屬泡沫襯里22’和燒結(jié)粉末襯里23的厚度7為0. 7mm。燒結(jié)粉末襯里23具有在45%空隙體積到55%空隙體積之間的孔隙率。燒結(jié)粉末襯里23由與金屬泡沫襯里22和金屬管20的材料相同的材料 (銅)制成。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，金屬泡沫襯里22、燒結(jié)粉末襯里23以及金屬管20都將全部由與銅不同的材料制成，并且每個(gè)都將具有不同材料。參照?qǐng)D21至27在下面描述用于生產(chǎn)帶有多孔金屬襯里的金屬管IOd的方法，其中，襯里是異質(zhì)的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7至15，將描述由金屬泡沫片30形成金屬泡沫的管，S卩，金屬泡沫襯里 22的方法。金屬泡沫的管22隨后可以用于制造帶有多孔金屬襯里的金屬管10a，對(duì)于帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa的制造，參照?qǐng)D16至20在下面描述。該金屬泡沫片30(在圖 8中示出)必須經(jīng)受塑性變形以軋制成管。模具M(jìn)(在圖7中示出)和軋制芯棒32(在圖 9中示出)用于實(shí)現(xiàn)將該金屬泡沫片30軋制成金屬泡沫的管22。模具M(jìn)由不銹鋼制成。 可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，將使用通常在本領(lǐng)域中使用的其它合適材料。模具M(jìn)具有第一凹部沈和第一凹部沈內(nèi)的第二凹部28。第一凹部沈的尺寸設(shè)計(jì)用于接收該金屬泡沫片30和用于在軋制期間限制該金屬泡沫片30的運(yùn)動(dòng)。在軋制期間，該金屬泡沫片30可能會(huì)在模具M(jìn)上滑動(dòng)。因?yàn)榛瑒?dòng)可導(dǎo)致該金屬泡沫片30的不適當(dāng)軋制，所以滑動(dòng)是不利的。第一凹部沈具有與該金屬泡沫片30 的長(zhǎng)度和寬度基本上相等的至少一長(zhǎng)度和一寬度。第一凹部26具有兩個(gè)開放端部27 (在圖7中示出)。還可設(shè)想，可以省略第一凹部沈。還可設(shè)想，第一凹部沈可僅具有一個(gè)開放端部27或具有多于兩個(gè)端部27。還可設(shè)想，除了第一凹部沈之外或代替第一凹部沈， 可以使用用于將該金屬泡沫片30保持在適當(dāng)位置的其它技術(shù)。第二凹部觀是與第一凹部沈的兩個(gè)開放側(cè)面27垂直的半圓形縱向凹槽?？稍O(shè)想，第二凹部觀可以相對(duì)于第一凹部沈的兩個(gè)開放側(cè)面27成不同于垂直的角度。第二凹部觀具有與將被制造的金屬泡沫的管22的外徑基本上相等的直徑的截面。還可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，第二凹部觀將僅是圓的一部分或?qū)⒕哂蟹呛愣ǖ那拾霃?。軋制芯?2用于使金屬片30的一部分在第二凹部28處彎曲和變彎。軋制芯棒 32是圓柱形棒，其具有不銹鋼的外表面和與金屬泡沫的管22的將被制成的內(nèi)徑8基本上相等的直徑。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，取決于金屬泡沫的管22將被制成的形狀，軋制芯棒32將具有不同的形狀。例如，截面可以為橢圓形截面。還可設(shè)想，對(duì)于一些其它的應(yīng)用，軋制芯棒32將不具有與第二凹部觀的形狀一致的形狀。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，軋制芯棒32將具有不同于不銹鋼的材料的外表面。所述方法以提供期望的特征和尺寸的金屬泡沫片30(圖8)開始。期望的特征包括使金屬泡沫片30的寬度等于期望的金屬泡沫襯里的管22的外截面的周長(zhǎng)。如果該金屬泡沫片30太大或太厚，例如可以通過(guò)切割使其調(diào)整大小。該金屬泡沫30片放置在第一凹部沈上(圖9)。軋制芯棒32與第二凹部28對(duì)齊放置到金屬泡沫片30上(圖10)。一旦被安置，軋制芯棒32擠壓到該金屬泡沫30片上并進(jìn)入第二凹部觀內(nèi)(圖11)。擠壓導(dǎo)致使該金屬泡沫片30彎曲成第二凹部觀的半圓形縱向凹槽的形狀。一旦完成彎曲，軋制芯棒32被提起。該金屬泡沫片30被提升，并且該金屬泡沫片30的剩余扁平縱向部33被選擇用于彎曲。剩余扁平縱向部33在第二凹部28的位置放置在第一凹部沈上(圖12)。 軋制芯棒32與第二凹部28對(duì)齊放置在金屬泡沫片30的剩余扁平縱向部33的頂部上。軋制芯棒32擠壓到剩余扁平縱向部33上，進(jìn)入第二凹部觀內(nèi)(圖13)，導(dǎo)致剩余扁平縱向部33的彎曲。重復(fù)由將金屬泡沫片30的剩余扁平縱向部放置在第二凹部28上方和將軋制芯棒32擠壓到剩余扁平縱向部33上并進(jìn)入第二凹部觀內(nèi)構(gòu)成的操作，直到金屬泡沫片 30具有將被制成的金屬泡沫的管22的形狀(圖14)。一旦管狀金屬泡沫襯里22成形，軋制芯棒32被從金屬泡沫22移除(滑出)。最終結(jié)果是具有接觸的面對(duì)面端部31的管狀金屬泡沫襯里22?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，端部31將交疊，并且對(duì)于其它的應(yīng)用，端部31將不接觸。這樣做，將調(diào)整第二凹部觀、軋制芯棒32以及該金屬泡沫片30的尺寸的期望特征。 以上成金屬泡沫的管的方法被手動(dòng)地執(zhí)行，但是，可設(shè)想，所有以上步驟或以上步驟中的一些可以自動(dòng)化?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖16至20，將描述用于制造帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa的方法。更具體地參照?qǐng)D16，所述方法以提供金屬管20 (步驟100)、管狀多孔襯里22 (步驟101)、壓縮芯棒36(步驟10 以及所有期望特征開始。選擇期望特征使得當(dāng)在金屬管20內(nèi)側(cè)處于適當(dāng)位置時(shí)，金屬泡沫襯里22的外壁16至少部分地接觸金屬管20的內(nèi)壁18，壓縮芯棒36 的外表面接觸金屬泡沫襯里22的內(nèi)壁14，并且金屬泡沫襯里22的厚度7是均勻的。如上所述，由該金屬泡沫片30的軋制來(lái)獲得管狀多孔襯里22，但是可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，可使用其它的技術(shù)。所述方法的第一步是形成非結(jié)合的管-襯里組件34。為此，金屬泡沫襯里22插入在金屬管20內(nèi)側(cè)(步驟104)。金屬管20沒(méi)有毛刺以便于操作?？稍O(shè)想，金屬管20可以不是沒(méi)有毛刺的。通過(guò)使金屬泡沫襯里的管22在金屬管20內(nèi)側(cè)滑動(dòng)而不費(fèi)力(即，不使金屬泡沫襯里22變形或破裂)就可進(jìn)行插入。一旦形成管-襯里組件34，壓縮芯棒36插入在管-襯里組件34內(nèi)側(cè)(步驟106)。壓縮芯棒36是圓柱狀棒，其具有不與金屬泡沫襯里22結(jié)合的材料的外表面。壓縮芯棒36是非粘結(jié)的，以便于其在該方法的最后抽出?？稍O(shè)想，壓縮芯棒36可以具有一些粘結(jié)性。然而，只要其能夠在該方法的最后不費(fèi)力或者不損壞最終產(chǎn)品地情況下移除即可。 壓縮芯棒36涂敷氮化硼。可設(shè)想，壓縮芯棒36可以涂敷其它類型的非粘結(jié)材料。例如，取決于應(yīng)用，壓縮芯棒36由鋼、不銹鋼或鎳制成。還可設(shè)想，整個(gè)壓縮芯棒36可以由非粘結(jié)材料制成。例如，壓縮芯棒36可以全部由石墨制成，并且這樣，將不需要任何涂層。壓縮芯棒36比非粘結(jié)材料的長(zhǎng)度2長(zhǎng)，以便于操作?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，壓縮芯棒36將比管-襯里組件34短或具有與管-襯里組件34的長(zhǎng)度相同的長(zhǎng)度，以便于僅使金屬襯里22 的選定部分結(jié)合于金屬管20的內(nèi)壁18。壓縮芯棒36的目的是，首先使金屬泡沫襯里22保持靠著金屬管20的內(nèi)壁18，并且其次將徑向壓縮力施加到管-襯里組件34的內(nèi)壁上(即， 到金屬泡沫襯里22的內(nèi)壁14上)。壓縮芯棒36具有比管-襯里組件34的內(nèi)徑(S卩，金屬泡沫襯里22的內(nèi)徑8)稍微地大的直徑。通過(guò)‘稍微地’，應(yīng)當(dāng)理解，相同或更大的直徑達(dá)到其不使金屬泡沫襯里22在結(jié)構(gòu)上不良改變的程度。因此，壓縮芯棒36的直徑不應(yīng)當(dāng)比管-襯里組件34的內(nèi)徑大很多，否則將在管-襯里組件34的內(nèi)壁14上引起太高的壓縮， 而且太高的壓縮將導(dǎo)致金屬泡沫襯里22的靠著金屬管20的內(nèi)壁18的擠壓，其又將影響金屬泡沫襯里22的孔隙率。壓縮芯棒36的直徑也不應(yīng)當(dāng)比管-襯里組件34的內(nèi)徑8小很多，否則將在管-襯里組件34上引起不足的壓縮，其導(dǎo)致金屬泡沫襯里22不適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合到金屬管20的內(nèi)壁18上。作為示例，如果管-襯里組件34具有3. 8mm的內(nèi)徑，壓縮芯棒36 可以具有4mm的直徑。壓縮通常表示金屬泡沫襯里22的厚度7在5%到10%之間的減小。 可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，壓縮芯棒36將具有不均勻的截面，并且壓縮將沿著金屬管20的長(zhǎng)度2改變。壓縮芯棒36安置成具有從管-襯里組件34的每個(gè)端部延伸的端部。壓縮芯棒36 的位置進(jìn)一步徑向地調(diào)整成向管-襯里組件34的內(nèi)壁提供均勻分配的加壓?？稍O(shè)想，可以省略該步驟。一旦壓縮芯棒36插入到管-襯里組件34內(nèi)，則管-襯里組件34的內(nèi)壁處于輕微壓縮下(步驟108)。熱處理施加到具有插入在其中的壓縮芯棒36的管-襯里組件34， 以通過(guò)燒結(jié)使金屬泡沫襯里22結(jié)合到金屬管20(步驟110)。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，熱處理將通過(guò)銅焊使金屬泡沫襯里22結(jié)合到金屬管20的內(nèi)壁18。還可設(shè)想，熱處理可以僅使金屬泡沫襯里22的一部分結(jié)合到金屬管20。壓縮芯棒36在熱處理期間在管-襯里組件 34中維持不固定?？稍O(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，壓縮芯棒36的一個(gè)或兩個(gè)端部將在熱處理期間保持固定，以進(jìn)一步控制壓縮，并且進(jìn)而控制多孔金屬襯里22的厚度7。熱處理包括在1050°C下加熱帶有插入在其中的壓縮芯棒36的管-襯里組件34 達(dá)八個(gè)小時(shí)。熱處理使金屬泡沫襯里22的外壁16產(chǎn)生與金屬管20的內(nèi)壁18熱連通的冶金結(jié)合而不使金屬泡沫襯里22失去其多孔特性。熱處理可以包括另外的步驟，以使金屬泡沫襯里22粘合到金屬管20的內(nèi)壁18。在氫或氫氮環(huán)境中執(zhí)行熱處理?？稍O(shè)想，可以可替代地不是在氫或氫氮環(huán)境中執(zhí)行熱處理。例如，可以在真空中執(zhí)行熱處理。可設(shè)想，熱處理可以更短或更長(zhǎng)，并且可以使用不同溫度或連續(xù)不同的溫度。一旦金屬泡沫襯里22結(jié)合到金屬管20的內(nèi)壁18，帶有插入在其中的壓縮芯棒36 的管-襯里組件34即被保留，以被動(dòng)地冷卻到室溫(步驟11 ?？稍O(shè)想，帶有插入在其中的壓縮芯棒36的管-襯里組件34可通過(guò)本領(lǐng)域中已知的技術(shù)主動(dòng)地冷卻。一旦冷卻下來(lái)， 則金屬泡沫襯里22已經(jīng)結(jié)合到金屬管20，以形成帶有金屬襯里的管10a，并且壓縮芯棒36 被從帶有金屬襯里的管IOa移除(步驟114)。手動(dòng)地執(zhí)行以上方法，但是可設(shè)想，以上步驟全部或其中一些可以自動(dòng)化?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖21至27，將描述生產(chǎn)帶有混合或異質(zhì)金屬襯里的金屬管的方法。參照?qǐng)D21至對(duì)，現(xiàn)在將描述生產(chǎn)帶有異質(zhì)多孔金屬襯里21的異質(zhì)金屬襯里的金屬管IOd的方法。上面已經(jīng)關(guān)于圖6描述了帶有異質(zhì)金屬襯里的金屬管10d。所述方法具有與在上面描述的生產(chǎn)帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa的方法類似的步驟100，101，102，104，106， 108。因此將不重復(fù)這些步驟。在步驟106的最后，金屬泡沫襯里22’和壓縮芯棒36插入到金屬管20內(nèi)。在步驟111中，粉末金屬顆粒倒入到保留在壓縮芯棒36和金屬管20的內(nèi)壁18之間的空間25(在圖22中示出)內(nèi)，在此處，金屬管20不裝襯有金屬泡沫襯里22。 形成管異質(zhì)襯里組件37 (在圖23中示出)。下列步驟與上面關(guān)于帶有多孔金屬襯里的金屬管IOa描述的方法相類似，并且包括加熱(步驟110)、冷卻(步驟112)以及將壓縮芯棒36從帶有異質(zhì)金屬襯里的結(jié)合的管IOd移除(步驟114)。最終結(jié)果是異質(zhì)多孔金屬襯里21以熱傳導(dǎo)結(jié)合到金屬管20的內(nèi)壁18，以致形成帶有異質(zhì)金屬襯里的金屬管10d?？稍O(shè)想，在方法的最后，異質(zhì)多孔金屬襯里21可以僅部分地結(jié)合。特別地參照?qǐng)D25至27，描述帶有異質(zhì)金屬襯里的金屬管IOe的第二實(shí)施方式。異質(zhì)多孔金屬襯里21’由燒結(jié)粉末襯里23’和金屬泡沫襯里22’形成。燒結(jié)粉末襯里23’類似于燒結(jié)粉末襯里23，但是具有更小的厚度，導(dǎo)致燒結(jié)粉末襯里23’和金屬泡沫襯里22’具有不同的厚度。利用沿著其長(zhǎng)度具有階梯式截面的壓縮芯棒36’實(shí)現(xiàn)厚度的不同。壓縮芯棒36’的截面在倒入燒結(jié)粉末的位置較大，并且壓縮芯棒36’的截面在金屬泡沫的位置處較小。在金屬泡沫襯里22’插入在金屬管20中之后，粉末金屬顆粒倒入形成在壓縮芯棒36’和金屬管20的內(nèi)壁18之間的空間25’(在圖25中示出)中，在該空間無(wú)金屬泡沫襯里22’。壓縮芯棒36’的較大截面選擇成在燒結(jié)粉末襯里23’處，使得可以移除壓縮芯棒36’而不損壞金屬泡沫襯里22’?？梢栽O(shè)想，人們可使用每個(gè)都具有恒定截面的兩個(gè)壓縮芯棒36，而不是具有不同截面的單個(gè)壓縮芯棒36’。將從帶有異質(zhì)金屬襯里的金屬管 IOe的對(duì)應(yīng)端部移除每個(gè)壓縮芯棒36。還可設(shè)想，壓縮芯棒36’可具有能夠連續(xù)變化的截面，并且燒結(jié)粉末襯里23’可以是一個(gè)或更多個(gè)燒結(jié)粉末襯里和具有一些或全部不同厚度的一個(gè)或更多個(gè)金屬泡沫襯里。可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，人們將設(shè)計(jì)異質(zhì)多孔金屬襯里21，其中，通過(guò)利用另一組兩個(gè)壓縮芯棒36，燒結(jié)粉末區(qū)段23比金屬泡沫襯里22薄。每個(gè)壓縮芯棒36將具有用于與其對(duì)應(yīng)的燒結(jié)粉末襯里23和金屬泡沫襯里22接觸的直徑。也還可設(shè)想，對(duì)于某些應(yīng)用，人們將一次使用兩個(gè)壓縮芯棒36中的一個(gè)，并且將分開執(zhí)行熱處理，用于獨(dú)立地結(jié)合燒結(jié)粉末襯里23和金屬泡沫襯里22。生產(chǎn)帶有具有異質(zhì)多孔金屬襯里21’的異質(zhì)金屬襯里的金屬管IOe的方法與上面描述的生產(chǎn)帶有異質(zhì)金屬襯里的金屬管IOd的方法類似。因此將不重復(fù)方法的細(xì)節(jié)。在步驟111中，粉末金屬顆粒倒入到空間25’中。形成管-異質(zhì)襯里組件37’(在圖27中示出)。帶有多孔金屬襯里的金屬管IOe被加熱(步驟110)、冷卻(步驟112)，并且壓縮芯棒36’從帶有異質(zhì)金屬襯里的結(jié)合管IOe移除(步驟114)。最終結(jié)果是異質(zhì)多孔金屬襯里21’以熱傳導(dǎo)結(jié)合到金屬管20的內(nèi)壁18，以形成帶有異質(zhì)金屬襯里的金屬管 10e。對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施方式的改型和改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言可以是顯而易見的。前面的描述旨在示例性的而非限定性的。因此，本發(fā)明的范圍旨在僅由所附權(quán)利要求的范圍來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種在制造熱管中使用的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，所述帶有金屬泡沫襯里的金屬管包括金屬管，所述金屬管具有內(nèi)壁、外壁以及至少一個(gè)開放端部，所述金屬管具有2mm到 75mm之間的外徑，所述金屬管具有IOmm到IOOOmm之間的長(zhǎng)度，并且所述金屬管具有0. 2mm 至IJ 2mm之間的壁厚；以及金屬泡沫襯里，所述金屬泡沫襯里至少部分地裝襯所述金屬管的所述內(nèi)壁，所述金屬泡沫襯里的外壁的至少一部分熱傳導(dǎo)地結(jié)合到所述金屬管的所述內(nèi)壁，所述金屬泡沫襯里具有0. Imm到IOmm之間的厚度，所述金屬泡沫襯里具有10_13m2到10_V之間的滲透率，所述金屬泡沫襯里具有5 μ m到Imm之間的毛細(xì)半徑，并且所述金屬泡沫襯里具有l(wèi)W/m. K到 50W/m.K之間的導(dǎo)熱率。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述外壁的熱傳導(dǎo)地結(jié)合于所述金屬管的所述內(nèi)壁的至少所述部分冶金地結(jié)合于所述金屬管的所述內(nèi)壁。
3.如權(quán)利要求1至2中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管的所述外徑在3mm到50mm之間。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管的所述外徑在4mm到50mm之間。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管的長(zhǎng)度在50mm到IOOOmm之間。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述滲透率在10_12m2到10_9m2之間。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述滲透率在IO-11Hi2到10_9m2之間。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述毛細(xì)半徑在IOym到500 μ m之間。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述毛細(xì)半徑在20 μ m到250 μ m之間1。
10.如權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在3W/m. K到30W/m. K之間。
11.如權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在5W/m. K到30W/m. K之間。
12.如權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在4W/m. K到20W/m. K之間。
13.如權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里具有第一孔組和第二孔組；所述第一孔組具有大約20 μ m到大約200 μ m之間的平均孔尺寸；并且所述第二孔組具有大約250nm到大約40 μ m之間的平均孔尺寸。
14.如權(quán)利要求13所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述第二孔組具有大約 250nm到大約15 μ m之間的平均孔尺寸。
15.如權(quán)利要求13至14中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，第一孔尺寸組具有大約40%到大約80%之間的空隙體積，并且所述第二孔尺寸組具有大約20% 到大約50%之間的空隙體積。
16.如權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述第一孔尺寸組具有大約50%到大約80%之間的空隙體積。
17.如權(quán)利要求13至16中的一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述第一孔組的平均孔尺寸在大約40 μ m到大約150 μ m之間，并且所述第二孔組的平均孔尺寸在大約500nm到大約30 μ m之間。
18.如權(quán)利要求13至17中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述第一孔組的平均孔尺寸在大約60 μ m到大約100 μ m之間，并且所述第二孔組的平均孔尺寸在大約500nm到大約20 μ m之間。
19.如權(quán)利要求13至18中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述第二孔組的平均孔尺寸在大約500nm到大約15 μ m之間。
20.如權(quán)利要求13至19中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述第二孔組的平均孔尺寸在大約500nm到大約10 μ m之間。
21.如權(quán)利要求13至20所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里還包括第三孔組；以及所述第三孔組具有大約100 μ m到大約Imm之間的平均孔尺寸。
22.如權(quán)利要求1至21中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里和所述金屬管中的每一個(gè)均由選自下述組中的至少一種材料制成，所述組包括 具有至少一種過(guò)渡金屬的金屬顆粒、金屬合金和/或它們的組合。
23.如權(quán)利要求22所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里和所述金屬管中的每一個(gè)均由選自下述組中的一種或更多種材料制成，所述組包括鈧、鈦、釩、 鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、釔、鋯、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬以及金。
24.如權(quán)利要求23所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里和所述金屬管中的每一個(gè)均由選自下述組中的一或種更多種材料制成，所述組包括銅、鈦、鎳、 鋁、鋼、不銹鋼以及銀。
25.如權(quán)利要求1至M中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里和所述金屬管由相同的材料制成。
26.如權(quán)利要求25所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里和所述金屬管中的每一個(gè)均由銅制成。
27.如權(quán)利要求1至沈中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的孔隙率在40%的空隙體積到90%的空隙體積之間。
28.如權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的孔隙率在50%的空隙體積到85%的空隙體積之間。
29.如權(quán)利要求1至觀中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的孔隙率在50%的空隙體積到82%的空隙體積之間。
30.如權(quán)利要求1至四中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的孔隙率在50%的空隙體積到80%的空隙體積之間。
31.如權(quán)利要求1至30中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述外壁經(jīng)由燒結(jié)熱傳導(dǎo)地結(jié)合于所述金屬管的所述內(nèi)壁。
32.如權(quán)利要求1至30中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的所述外壁經(jīng)由銅焊熱傳導(dǎo)地結(jié)合于所述金屬管的所述內(nèi)壁。
33.如權(quán)利要求1至32中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管是無(wú)縫的。
34.如權(quán)利要求1至33中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管的所述至少一個(gè)開放端部是第一開放端部，并且所述金屬管具有第二開放端部。
35.如權(quán)利要求1至34中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管的所述至少一個(gè)開放端部沒(méi)有毛刺。
36.如權(quán)利要求1至35中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管是直的。
37.如權(quán)利要求1至35中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬管是彎曲的。
38.如權(quán)利要求1至37中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度等于所述金屬管的長(zhǎng)度。
39.如權(quán)利要求1至37中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度比所述金屬管的長(zhǎng)度短，以及還包括燒結(jié)粉末襯里，所述燒結(jié)粉末襯里熱傳導(dǎo)地結(jié)合于所述金屬管，所述燒結(jié)粉末襯里定位在所述金屬管的所述內(nèi)壁的不裝襯有所述金屬泡沫襯里的至少一部分處。
40.如權(quán)利要求39所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述燒結(jié)粉末襯里的厚度小于所述金屬泡沫襯里的厚度。
41.如權(quán)利要求1至39中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度比所述金屬管的長(zhǎng)度短，并且所述金屬泡沫襯里是覆蓋所述金屬管的內(nèi)壁的第一部分的第一金屬泡沫襯里，以及還包括覆蓋所述金屬管的內(nèi)壁的第二部分的至少第二襯里，所述第二部分不具有所述第一金屬泡沫襯里，所述第二襯里是燒結(jié)粉末襯里和金屬泡沫襯里中的一個(gè)或更多個(gè)。
42.如權(quán)利要求1至41中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中所述金屬管的所述外徑為6mm ；所述金屬管的所述長(zhǎng)度為300mm ；所述金屬管的所述壁厚為0. 3mm ；所述金屬泡沫襯里的所述厚度為0. 7mm ；所述金屬泡沫襯里的所述滲透率和所述毛細(xì)半徑使得滲透率與毛細(xì)半徑的比最大；所述金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率在20W/m. K到30W/m. K之間；以及所述金屬泡沫襯里的孔隙率在70%的空隙體積到85%的空隙體積之間。
43.如權(quán)利要求42所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中，所述金屬泡沫襯里的導(dǎo)熱率為30W/m. K，并且所述金屬泡沫襯里的孔隙率在70%的空隙體積到82%的空隙體積之間。
44.如權(quán)利要求42至43中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中所述帶有金屬泡沫襯里的金屬管在20W時(shí)的熱阻為大約0. 8°C /W ；所述燒結(jié)粉末襯里的孔隙率為45%的空隙體積；以及所述帶有燒結(jié)粉末襯里的金屬管在20W時(shí)的熱阻為大約0. 3°C /W。
45.如權(quán)利要求42至43中的任一項(xiàng)所述的帶有金屬泡沫襯里的金屬管，其中 所述帶有金屬泡沫襯里的金屬管在35W時(shí)的熱阻為大約0. 5°C /W ；所述燒結(jié)粉末襯里的孔隙率在45%的空隙體積到55%的空隙體積之間；以及所述帶有燒結(jié)粉末襯里的金屬管在35W時(shí)的熱阻為大約0. 3°C /W。
46.一種用于制造裝襯有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，包括 提供具有期望特征的金屬管；提供具有期望特征的金屬泡沫襯里，所述期望特征包括所述金屬泡沫襯里具有適于至少部分地接觸所述金屬管的內(nèi)壁的外壁；提供適于接觸所述金屬泡沫襯里的內(nèi)壁并且將微小的壓縮施加到所述金屬泡沫襯里的內(nèi)壁上的芯棒，所述芯棒的外表面不與所述金屬泡沫襯里結(jié)合；將所述金屬泡沫襯里插入在所述金屬管內(nèi)部以形成管-襯里組件； 將所述芯棒插入在所述管-襯里組件內(nèi)部；經(jīng)由所述芯棒到所述管-襯里組件內(nèi)的插入，將徑向壓縮施加到所述金屬泡沫襯里的所述內(nèi)壁上；將熱處理作用于帶有插入在其內(nèi)的所述芯棒的所述管-襯里組件，以使所述金屬襯里的所述外壁至少部分地結(jié)合于所述金屬管的所述內(nèi)壁；冷卻帶有插入在其內(nèi)的所述芯棒的所述管-襯里組件；以及將所述芯棒從所述管-襯里組件中移除。
47.如權(quán)利要求46所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，從由氮化硼、不銹鋼以及石墨組成的組中選擇在所述芯棒的所述外表面上的非粘結(jié)材料。
48.如權(quán)利要求46至47中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，所述芯棒比所述金屬管長(zhǎng)；以及所述方法還包括在作用所述熱處理之前，調(diào)節(jié)在所述管-襯里組件中的所述芯棒，以使得所述芯棒的端部在所述管-襯里組件的每一側(cè)上延伸。
49.如權(quán)利要求46至48中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，還包括在所述熱處理期間固定所述芯棒的所述端部。
50.如權(quán)利要求46至49中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，在氫氮混合環(huán)境中進(jìn)行所述熱處理。
51.如權(quán)利要求46至49中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，在真空中進(jìn)行所述熱處理。
52.如權(quán)利要求46至51中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，在阻止氧化的環(huán)境中進(jìn)行所述冷卻。
53.如權(quán)利要求46至52中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，通過(guò)將所述管-襯里組件留在室溫環(huán)境中來(lái)被動(dòng)地進(jìn)行所述冷卻，直到所述管-襯里組件的溫度為所述室溫。
54.如權(quán)利要求46至53中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，通過(guò)使所述金屬泡沫襯里、所述金屬管以及所述芯棒中的至少一個(gè)相對(duì)于彼此滑動(dòng)進(jìn)行下述中的至少一步將所述金屬泡沫襯里插入到所述金屬管內(nèi)部，以及插入所述芯棒和將所述芯棒從所述管-襯里組件中移除。
55.如權(quán)利要求46至M中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，所述熱處理在1050°C下進(jìn)行8小時(shí)，導(dǎo)致將所述金屬泡沫襯里的所述外壁燒結(jié)于所述金屬管的所述內(nèi)壁。
56.如權(quán)利要求46至55中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中所述金屬管的所述期望特征包括所述金屬管具有2mm到75mm之間的外徑、50mm到 IOOOmm之間的長(zhǎng)度以及0. 2mm到2mm之間的壁厚；以及所述金屬泡沫襯里的所述期望特征包括0. Imm到IOmm之間的厚度、10_13m2到10_8m2之間的滲透率、5 μ m到Imm之間的毛細(xì)半徑、lW/m. K到50W/m. K之間的導(dǎo)熱率以及40%的空隙體積到90%的空隙體積之間的孔隙率。
57.如權(quán)利要求46至56中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中所述金屬管的所述期望特征包括所述金屬管具有4mm到50mm之間的外徑、50mm到 IOOOmm之間的長(zhǎng)度以及0. 2mm到2mm之間的壁厚；以及所述金屬泡沫襯里的所述期望特征包括0. Imm到IOmm之間的厚度、ΙΟ—1、2到10—V之間的滲透率、20 μ m到250 μ m之間的毛細(xì)半徑、5W/m. K到30W/m. K之間的導(dǎo)熱率以及50% 的空隙體積到82%的空隙體積之間的孔隙率。
58.如權(quán)利要求46至57中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，所述金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度比所述金屬管的所述長(zhǎng)度短；以及還包括在作用所述熱處理之前，將粉末金屬顆粒倒入所述芯棒和所述金屬管的所述內(nèi)壁之間，其中，所述金屬管的至少一部分不裝襯有所述金屬泡沫襯里。
59.如權(quán)利要求46至57中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，所述金屬泡沫襯里是第一金屬泡沫襯里，并且所述第一金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度比所述金屬管的長(zhǎng)度短；以及還包括在將所述芯棒插入到所述管-襯里組件中之前，在將所述第一金屬泡沫襯里插入在所述管內(nèi)側(cè)以形成所述管-襯里組件之后，將至少一個(gè)第二金屬泡沫襯里插入在所述金屬管內(nèi)側(cè)。
60.如權(quán)利要求59所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，所述芯棒具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一截面，所述第二部分具有第二截面，所述第一部分具有所述金屬泡沫襯里的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，所述第二部分具有所述金屬管的不裝襯有所述金屬泡沫襯里的所述至少部分的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，所述第一截面與所述第二截面不同。
61.一種用于制造金屬泡沫的管的方法，包括 提供具有期望特征和尺寸的金屬泡沫片；提供具有凹槽的模具，所述凹槽具有形狀和尺寸形成為與將被制造的所述金屬泡沫的管的外表面的形狀和尺寸相符的至少一部分；提供具有與將被制造的所述金屬泡沫的管的內(nèi)徑基本上相等的直徑的圓柱形芯棒；在所述凹槽上方將所述金屬泡沫片放置到所述模具上；將與所述凹槽對(duì)齊的所述芯棒放置在所述金屬泡沫片的頂部上；將所述芯棒擠壓到所述金屬泡沫片上并進(jìn)入所述凹槽內(nèi)，所述擠壓導(dǎo)致所述金屬泡沫片至少部分地彎曲；提起所述芯棒；在所述凹槽上方重復(fù)地將所述金屬泡沫片的剩余扁平部放置到所述模具上，將與所述凹槽對(duì)齊的所述芯棒放置在所述金屬泡沫片的頂部上，并且將所述芯棒擠壓到所述金屬泡沫片上并進(jìn)入所述凹槽內(nèi)，直到所述金屬泡沫片形成將被制造的所述金屬泡沫的管；以及一旦制成所述金屬泡沫的管，將所述芯棒從所述金屬泡沫的管移除。
62.如權(quán)利要求61所述的用于制造金屬泡沫的管的方法，還包括將所述芯棒擠壓到所述金屬泡沫片上并進(jìn)入所述凹槽內(nèi)之前，將金屬片保持在所述模具上的適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 63.如權(quán)利要求61至62中的任一項(xiàng)所述的用于制造金屬泡沫的管的方法，其中，所述凹槽是具有與將被制造的所述金屬泡沫的管的外徑基本上相等的直徑的半圓形縱向凹槽。
64.如權(quán)利要求61至63中的任一項(xiàng)所述的用于制造金屬泡沫的管的方法，其中，所述凹槽是第二凹部；所述模具還包括第一凹部，所述第二凹部位于所述第一凹部?jī)?nèi)，所述第二凹部比所述第一凹部深，所述第一凹部具有至少所述金屬泡沫片的寬度的寬度，所述第一凹部具有至少一個(gè)開放端部，所述第二凹部相對(duì)于所述第一凹部的所述至少一個(gè)開放端部成角度；以及當(dāng)所述金屬泡沫片放置到所述模具上時(shí)，所述金屬泡沫片放置到所述第一凹部?jī)?nèi)。
65.如權(quán)利要求61至64中的任一項(xiàng)所述的用于制造金屬泡沫的管的方法，其中，所述第二凹部垂直于所述第一凹部的所述開放端部。
66.如權(quán)利要求61至65中的任一項(xiàng)所述的用于制造帶有金屬泡沫襯里的金屬管的方法，其中，所述期望特征包括具有與期望的金屬泡沫襯里的管的外部截面的周長(zhǎng)基本上相等的金屬泡沫片的寬度。
67.一種用于將多孔金屬片軋制成管的模具，所述模具包括第一凹部，所述第一凹部具有至少一個(gè)開放端部，所述第一凹部具有適于至少所述多孔金屬片的寬度的寬度；第二凹部，所述第二凹部在所述第一凹部?jī)?nèi)，所述第二凹部是具有適于與將被制造的所述管的外表面相符的至少一部分的凹槽，所述第二凹部比所述第一凹部深，所述第二凹部相對(duì)于所述第一凹部的所述至少一個(gè)開放端部成角度。
全文摘要
一種具有覆蓋有金屬泡沫襯里的內(nèi)壁的金屬管。金屬管具有2mm到75mm之間的外徑、10mm到1000mm之間的長(zhǎng)度以及0.2mm到2mm之間的壁厚。金屬泡沫襯里具有0.1mm到10mm之間的厚度、10-13m2到10-8m2之間的滲透率、5μm到1mm之間的毛細(xì)半徑以及1W/m.K到50W/m.K之間的導(dǎo)熱率。此外，一種用于獲得金屬管的方法，該金屬管的內(nèi)壁冶金地以熱傳導(dǎo)與金屬泡沫襯里結(jié)合，一種用于獲得具有異質(zhì)金屬泡沫襯里的金屬管的方法，以及一種用于從金屬泡沫片獲得管狀金屬泡沫襯里的方法。
文檔編號(hào)B22F3/12GK102548754SQ201080014397
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·拉貝, 多米尼克·皮隆, 諾埃米·薩瓦 申請(qǐng)人:金屬泡沫技術(shù)有限公司