一种高温钛合金微通道换热器及其焊接工艺的制作方法

本发明属于钛合金微通道换热器，特别是涉及一种高温钛合金微通道换热器及其焊接工艺。

背景技术：

1、随着航天、船舶和能源等行业的发展，传统热交换器已经无法满足上述领域对换热器工作温度、压力和功率重量比等方面要求。相比于传统散热器，微通道散热器在能够满足上述要求的同时，还有结构紧凑、单位体积换热面积大和换热效率高等特点。

2、钛合金微通道换热器具有高耐蚀性、高比重、高换热效率等许多优良特性,至今已在不少重要工程中被采用,特别是在石油工业、核工业等工程中被广泛应用，高温钛合金微通道换热器通过熔融盐等冷却介质可应用于反应堆来提高能量的转换效率，作为核岛载热系统和工艺过程载热系统间的换热器对热能的有效传递起到关键作用。

3、传统扩散焊接虽可以制作微通道换热器，但会在受压成型区域形成微裂痕，且垂直受压方向会产生扭曲变形。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种高温钛合金微通道换热器及其焊接工艺,以解决传统扩散焊接会在受压成型区域形成微裂痕，且垂直受压方向会产生扭曲变形的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高温钛合金微通道换热器，它包括两个盖板和换热片组，所述两个盖板分别设置在换热片组的上表面和下表面，所述换热片组包括多个换热板片a和多个换热板片b，所述换热板片a和换热板片b依次交替叠加。

3、更进一步的，所述盖板和换热片组的材质均为钛合金。

4、本发明还提供了一种高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，它包括以下步骤：

5、步骤1：对换热板片a和换热板片b进行超声波除油清洗后，再使用酸洗液对其进行酸洗；

6、步骤2：将酸洗后的换热板片a和换热板片b进行组合成换热片组，组合后换热片组的上、下表面均加盖板，完成高温钛合金微通道换热器的装配；

7、步骤3：对装配后的高温钛合金微通道换热器进行封闭包套处理；

8、步骤4：将封闭包套处理后的高温钛合金微通道换热器放入热等静压炉中进行扩散焊接工艺，并待扩散焊接完成后，将高温钛合金微通道换热器从热等静压炉中取出；

9、步骤5：将高温钛合金微通道换热器去除封闭包套处理，并对露出的流道口进行加工，同时对换热片组的流道外侧实心部位进行铣削去量处理。

10、更进一步的，所述步骤1中酸洗液的配比为hno3:hf＝5:1，水适量，酸洗的时间为3-8min。

11、更进一步的，所述步骤3中高温钛合金微通道换热器的封闭包套处理为将四块套板分别包覆在高温钛合金微通道换热器的换热片组的四周，并且对相邻的两套板之间的连接处进行焊接。

12、更进一步的，所述套板的材质为钛合金。

13、更进一步的，所述步骤4中扩散焊接工艺为将热等静压炉在三小时内匀速升压至40-50mpa，同时匀速升温至920-970℃，保温保压4-6小时，待保温保压结束后随炉冷却至100℃以下，打开热等静压炉冷却至室温左右取出高温钛合金微通道换热器。

14、更进一步的，所述步骤5中高温钛合金微通道换热器的去除封闭包套处理为将四块套板从高温钛合金微通道换热器上进行拆卸。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明一种安全可靠的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺方法，以便于在提高加强换热器换热效率，提高功率重量比，降低成本和使用面积的同时，使换热器整体结构更加稳固，极大改善了传统扩散焊接的换热器耐高温高压能力不强和换热板间易外漏现象；

17、2、本发明应用热等静压扩散焊接工艺对高温钛合金微通道换热器进行焊接，既能对高温钛合金进行致密化处理显著修复金属内部细微缺陷，又能在高压、高温共同作用下，令被焊接的高温钛合金微通道换热器的各向均衡受压，减小其扭曲变形，通过金属扩散机制实现换热器的扩散连接，同时热等静压设备内部空间较大，通过合理放置，可同时对多个尺寸适当的换热器进行焊接，成倍提高了生产效率并节约了能源等成本；

18、3、本发明的焊接工艺具有连接强度高、微观结构完整、扭曲度小等优点，可有效提高其生产效率及产品质量。

技术特征：

1.一种高温钛合金微通道换热器，其特征在于：它包括两个盖板(1)和换热片组，所述两个盖板(1)分别设置在换热片组的上表面和下表面，所述换热片组包括多个换热板片a(2)和多个换热板片b(3)，所述换热板片a(2)和换热板片b(3)依次交替叠加。

2.根据权利要求1所述的一种高温钛合金微通道换热器，其特征在于：所述盖板(1)和换热片组的材质均为钛合金。

3.一种如权利要求1-2任意一项所述的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，其特征在于：它包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，其特征在于：所述步骤1中酸洗液的配比为hno3:hf＝5:1，水适量，酸洗的时间为3-8min。

5.根据权利要求3所述的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，其特征在于：所述步骤3中高温钛合金微通道换热器的封闭包套处理为将四块套板(4)分别包覆在高温钛合金微通道换热器的换热片组的四周，并且对相邻的两套板(4)之间的连接处进行焊接。

6.根据权利要求5所述的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，其特征在于：所述套板(4)的材质为钛合金。

7.根据权利要求3所述的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，其特征在于：所述步骤4中扩散焊接工艺为将热等静压炉在三小时内匀速升压至40-50mpa，同时匀速升温至920-970℃，保温保压4-6小时，待保温保压结束后随炉冷却至100℃以下，打开热等静压炉冷却至室温左右取出高温钛合金微通道换热器。

8.根据权利要求3所述的高温钛合金微通道换热器的焊接工艺，其特征在于：所述步骤5中高温钛合金微通道换热器的去除封闭包套处理为将四块套板(4)从高温钛合金微通道换热器上进行拆卸。

技术总结
本发明提出了一种高温钛合金微通道换热器及其焊接工艺，属于钛合金微通道换热器技术领域。解决了传统扩散焊接会在受压成型区域形成微裂痕，且垂直受压方向会产生扭曲变形的问题。它包括两个盖板和换热片组，所述两个盖板分别设置在换热片组的上表面和下表面，所述换热片组包括多个换热板片a和多个换热板片b，所述换热板片a和换热板片b依次交替叠加。它主要用于高温钛合金微通道换热器的焊接。

技术研发人员：李云浩,王文博,贾际,李海山
受保护的技术使用者：航天海鹰（哈尔滨）钛业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11