中国团队打破3400℃战略金属钨材料3D打印技术空白

前几年为人们热议的3D打印，现在貌似有点凉凉了？不，没有的事！据悉，中国某研发团队攻克了3400℃战略金属钨材料3D打印技术难题，填补了我国在高温金属钨材料快速成形技术领域的空白。该团队打印的是航天器热控系统的主要装置——散热器。

一说到航天器，细数一下，有好多个第一呢。

世界上第一个航天器是苏联于1957年发射的“人造地球卫星1号”。

第一个载人航天器是苏联于1961年发射的东方1号宇宙飞船（尤里•加加林也因此成为了第一个进入太空的地球人）。

第一个把人送到月球上的航天器是美国于1969年发射的“阿波罗11号”飞船（人类第一次登上月球）。

第一个飞出太阳系的航天器是美国于1972年发射的“先驱者10号”探测器。

第一个兼有运载火箭、航天器和飞机特征的飞行器是美国于1981年发射的“哥伦比亚号”航天飞船。

中国第一颗人造卫星──“东方红1号”卫星，于1970年发射。该卫星发射成功标志着中国成为继苏联、美国、法国、日本之后世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。

人类历史上，第一次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，也是第一次实现了月球背面同地球的中继通信。实现这两个首次的载体是我国于2018年12月8日发射的嫦娥四号探测器！而这也是我国由航天大国向航天强国迈进的重要标志之一。

嫦娥四号开启人类首次月球背面软着陆探测之旅图片

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话说，不管是哪一航天器，热控系统都必不可少。众所周知，部件，亦或是设备，必然都有一个正常的工作温度范围，航天器上所使用的部件和设备也不例外。况且，太空环境很是恶劣，如若不采取热控措施，航天器上的零部件以及设备所处的温度范围可能在零下一百多摄氏度到零上一百多摄氏度！

对于航天器的热控系统而言，散热器是主要装置，也是决定芯片使用寿命的重要部件。为了起到更好的散热效果，散热器一般是多孔散热器，将其覆盖在芯片上面以增加芯片和空气的接触面积，达到降低芯片温度的目的。通常，散热器由铜等导热性好的金属材料制造而成。然而，传统使用的铜材料虽然散热好，但缺点也不容忽视，航空航天领域的芯片的热交换是很大的，这将导致铜制散热器严重变形，影响散热效果，最终，芯片的使用寿命必然会受影响。

因此，现如今的解决方案是，先将金属钨制成多孔钨骨架，再将铜渗入到多孔钨骨架内获得综合了钨和铜各自特性的钨铜复合材料。也就是说，钨铜散热器可以利用铜在高温下挥发形成的发汗制冷作用，降低钨铜表面温度，又能够保证在高温极端条件下使用，也就是能够防止芯片热交换大时铜材料的变形。

但是，多孔钨骨架的制备难度比较大，因为钨不仅是战略金属，也是一种难熔金属，具有耐磨、硬度高、强度高、耐腐蚀以及韧性较好等优良性能。金属钨的传统加工工艺为粉末冶金+机加工，工艺流程复杂，导致加工周期长，而且，多孔结构要想开模也有点困难，所有这些都将导致一个结果，那就是——高成本。此外，金属钨在室温下呈脆性（容易产生掉块而使加工表面产生缺陷）且硬度很高（会加剧模具和刀具的磨损），使后期机加工难度大大增加。一句话，传统生产工艺已经越来越不能够满足当前人类对于生产加工提出的愿望，或许可以考虑前沿的制造技术，比如，近年来已经引起各界广泛关注的、集设计和制造于一体的3D打印技术。

对3D打印有一定了解的应该都知道，到今天，增材制造技术有了三十多年的应用和发展史，而其思想的出现可以追溯到十九世纪末的美国。目前，该技术已经被广泛应用于不锈钢、高温合金以及钛合金复杂零件制造。但是，此前，我国在钨材料3D打印领域与世界先进国家相较，还是存在很大的差距。现在，这差距正在逐渐拉小，因为我国团队已经成功解决了难熔金属钨材料的激光精密成形，“打印”出了用于航空航天领域的钨基合金芯片散热器。3D打印技术使散热器的孔道结构实现了更加灵活的设计，生产周期也大大缩短了，即使是多孔变径结构，也可以一次成型，而且，不需要后期在进行机加工。

太空探索永无止境！我国的科技工作者、航天工作者必将为推动世界航天事业发展贡献中国智慧，也将为人类和平利用太空贡献更多中国力量！而我国的科研团队也将攀上3D打印科技高峰，为大幅缩短航空航天装备的研发周期，提高材料利用率，降低制造成本，优化零件结构，减轻材料重量，延长使用寿命等贡献一份力量！

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