一种表面二级结构制备方法

本发明涉及到表面热功能结构的制备领域，具体涉及一种表面二级结构制备方法。

背景技术：

1、表面热功能结构通常是指在材料表面制造出由微观结构、纳米结构、多孔结构、有序结构、层状结构等多种结构组合而成的一种特殊结构，使其在热传递、热阻抗、热辐射、热扩散等方面具有优异的性能。研究发现二级结构可以使通道类的表面热功能结构具有更强的换热性能。

2、然而二级结构的加工却是一个难题。目前可以使用机械加工、电化学等方法加工一级微凹坑、微沟槽、微凸起等结构形式，而二级微结构通常在一级微结构形成后，在此基础使用其他的加工方法进行复合加工得到。

3、由于二级微结构通常在一级微结构形成后制备，其过程复杂、成本大、周期长且不可避免的会对原有一级微结构表面质量产生一定的副作用。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出一种表面二级结构制备方法，其利用一种侧棱表面存在特殊阵列微织构的刻划刀具来制备二级结构，成型效率高，适合大面积刻划成形。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种表面二级结构制备方法，使用尖劈刻刀，该尖劈刻刀的侧棱表面带有阵列的侧棱微织构，使用尖劈刻刀进行刻划成形微沟槽，并在刻划的同时通过侧棱微织构对槽面材料的挤出塑性成形，制备出沟槽面上的二级结构。

4、作为优选的，所述尖劈刻刀的材料为硬质合金、陶瓷、金刚石、pcd、高速钢或蓝宝石。

5、作为优选的，所述侧棱微织构的制备方式包括激光加工、电火花线切割、超精密切削加工或电解加工加工方式。

6、作为优选的，使用尖劈刻刀进行刻划成形微沟槽时，尖劈刻刀保持固定的俯仰角。

7、作为优选的，所述侧棱微织构为沿尖劈刻刀的侧棱表面形成的延伸结构，在使用尖劈刻刀进行刻划成形微沟槽时，所述侧棱微织构的延伸方向与刻划方向相一致。

8、作为优选的，所述延伸结构的延伸方向与所述尖劈刻刀主体的延伸方向与俯仰角一致。

9、作为优选的，所述刀具的两个侧棱表面之间的夹角为刀尖角，且刀尖角满足公式

10、

11、式中：β为刀具刀尖角a，θ为刀具后角，α为刻划时的俯仰角b，ρ为最终槽形角度。

12、作为优选的，所述侧棱微织构的加工方法如下：将一定仰俯角下的刀具进给方向作为z轴，调整尖劈刻刀角度，使主切削刃与z轴夹角为仰俯角时，平行于进给方向的加工设备通过x轴、y轴方向的伺服控制进行侧棱微织构切割加工。

13、使用本发明的有益效果是：

14、本发明表面二级结构制备方法中，尖劈刻刀刻划加工微沟槽过程的同时加工出沟槽表面二级微结构，使整个过程在刻划加工中一步完成，无需任何额外的加工流程，极大的提高了加工效率。具有一次成形、高效、低成本、高精度、适合大面积刻划成形的优点。

技术特征：

1.一种表面二级结构制备方法，其特征在于：使用尖劈刻刀，该尖劈刻刀的侧棱带有阵列的侧棱微织构，使用尖劈刻刀在基板表面进行刻划成形微沟槽，并在刻划的同时通过侧棱微织构对槽面材料的挤出塑性成形，制备出微沟槽面上的二级结构。

2.根据权利要求1所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：所述尖劈刻刀的材料为硬质合金、金刚石、pcd、高速钢或蓝宝石。

3.根据权利要求1所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：所述侧棱微织构的制备方式包括激光加工、电火花线切割、超精密切削加工或电解加工加工方式。

4.根据权利要求1-3任一项所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：使用尖劈刻刀进行刻划成形微沟槽时，尖劈刻刀保持固定的俯仰角。

5.根据权利要求4所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：所述侧棱微织构为沿尖劈刻刀的侧棱表面形成的延伸结构，在使用尖劈刻刀进行刻划成形微沟槽时，所述侧棱微织构的延伸方向与刻划方向相一致。

6.根据权利要求5所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：所述延伸结构的延伸方向与所述尖劈刻刀主体的延伸方向与俯仰角一致。

7.根据权利要求5所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：所述刀具的两个侧棱之间的夹角为刀尖角，且刀尖角满足公式

8.根据权利要求5所述的表面二级结构制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及到表面热功能结构的制备领域，一种表面二级结构制备方法，使用尖劈刻刀，该尖劈刻刀的侧棱表面带有阵列的侧棱微织构，使用尖劈刻刀在基板表面进行刻划成形微沟槽，并在刻划的同时通过侧棱微织构对槽面材料的挤出塑性成形，制备出微沟槽面上的二级结构。本发明表面二级结构制备方法中，尖劈刻刀刻划加工微沟槽过程的同时加工出沟槽表面二级微结构，使整个过程在刻划加工中一步完成，无需任何额外的加工流程，极大的提高了加工效率。具有一次成形、高效、低成本、高精度、适合大面积刻划成形的优点。

技术研发人员：石广丰,梅毅杰,史国权,孟巳崴,姚栋,李鹤,张景然,李俊烨,邹春阳
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14