第263章 微米级的修整手段(1/2)
但还有一个问题:
蚀刻形成的通道入口和出口,尺寸有微小偏差。
因为蚀刻是各向同性的,入口处会有轻微的倒角,导致实际孔径略大于设计值。
虽然误差只有几微米,但对于冷却剂流动来说,这会影响流量分配,进而影响冷却效果。
需要一种微米级的修整手段。
温卿想到了激光。
基地有一台老式的红宝石激光器,原本用于材料打标,功率只有10瓦,聚焦光斑直径约0.1毫米——对于50微米的孔来说,还是太大了。
但她发现了一个现象:
当激光以极短的脉冲工作时,材料不是熔化,而是直接气化,而且气化区域非常局限,几乎不产生热影响区。
“如果我们能让激光束旋转,”温卿提出一个新思路。
“让光斑在孔边缘快速扫描,就可以一点点修整孔径,而不损伤孔的内部结构。”
她设计了一个简单的旋转光学系统:
一个高速旋转的棱镜,将激光束偏转成一个旋转的锥形扫描。
通过控制旋转速度和激光脉冲频率,可以实现光斑在孔边缘的均匀扫描。
这个装置需要精密的机械和光学部件。
小张再次带队攻关,用车床加工出微米级精度的旋转轴,用光学平台搭建光路。
调试过程极其痛苦。
激光功率、脉冲频率、旋转速度、聚焦位置……几十个参数需要协调。
每次调试后都要在显微镜下测量孔径变化,调整参数,再来一次。
整整五天,团队几乎没合眼。
负责调试的小李因为长时间盯着显微镜,眼睛布满血丝,不得不滴眼药水继续工作。
第六天凌晨三点,最后一次调试。
激光脉冲以每秒一千次的频率发射,聚焦光斑在50微米孔的边缘快速旋转。
在显微镜的监控下,可以看到孔的边缘一点点变得规整,倒角逐渐消失。
十分钟后,激光停止。
测量孔径:49.8微米。几乎完美。
“可以了。”温卿的声音沙哑。
所有人都瘫坐在椅子上,连欢呼的力气都没有了。
完整的微通道网络样品终于制作完成。
这是一块边长5厘米、厚5毫米的方形试片,内部有一个完整的三维通道网络。
从入口到出口,通道总长度超过一米,但占据的体积只有不到一立方厘米
冷却效果测试安排在新建的高焓风洞进行。
试片安装在试验段,表面涂了高温示温漆——这种漆在不同温度下会变色,可以直观显示温度分布。
冷却剂选用液氮,沸点低,汽化吸热量大。
测试开始。
高焓气流冲刷试片表面,温度迅速升至2000℃。示温漆从深蓝变成亮黄,表明表面温度已经超过1800℃。
“注入冷却剂。”温卿下令。
液氮从入口注入,通过微通道网络迅速扩散。
在高速摄像机的记录下,可以看到试片表面突然出现一片深蓝色区域——那是冷却剂渗出形成的局部冷却区。
深蓝色区域快速扩大,几秒钟内覆盖了整个试片表面。
示温漆的颜色稳定在深蓝,对应的温度只有600℃左右。
热流计的数据更加惊人:在冷却剂注入后,传入试片内部的热流值下降了75%。
“效果……远超预期。”小张看着数据,难以置信。
传统被动防热,在这种热流条件下,材料背面温度会超过800℃,可能导致内部结构失效。
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