一種三相液態(tài)金屬材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相液態(tài)金屬材料及其制備方法。由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成：In10～16%,Bi5～15%，Sn6～12%，Ag2～4%，鎵為余量。制備方法包括：先將鎵在塑料或者玻璃容器內(nèi)熔化,溫度保持在80℃；然后將其它金屬按配比的量分別加入到鎵中,并不斷的攪拌,直到所有金屬完全溶解為止。本發(fā)明的三相液態(tài)金屬材料在工作溫度范圍內(nèi)處于三相狀態(tài),包括液體和兩種固相。多相流體中的各相處于熱力學(xué)的平衡狀態(tài),不含任何外來的添加物(例如納米顆粒)。固相的種類和含量可以通過體系的熱力學(xué)平衡狀態(tài)確定。將本發(fā)明的三相液態(tài)金屬材料用于液態(tài)金屬散熱器，通過在發(fā)熱端和散熱端實(shí)現(xiàn)固液轉(zhuǎn)變來達(dá)到高效散熱目的。
【專利說明】一種三相液態(tài)金屬材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001]本發(fā)明涉及一種液態(tài)金屬材料，具體地說，涉及一種三相液態(tài)金屬材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)的日益加劇以及電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，具有顯色性好和耗能低等獨(dú)特特點(diǎn)的LED光源越來越廣泛應(yīng)用于影視燈光，交通信號指示燈，廣告顯示屏，建筑夜景照明等領(lǐng)域。LED芯片結(jié)溫的高低直接影響其出光效率、工作壽命和可靠性。對于高功率的LED光源，散熱效果即成為制約其性能的瓶頸。對于大功率高密度LED器件，解決工作時(shí)產(chǎn)生的熱量的方法大多涉及到空冷、水冷、相變冷卻及固態(tài)冷卻范疇。這些散熱效果有限的方法使得國內(nèi)外市場上少有成型的大功率LED產(chǎn)品問世。
[0003]液態(tài)金屬在室溫下呈現(xiàn)流體的狀態(tài)，具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)散熱介質(zhì)的傳熱系數(shù)(水:0.5W/m-K，液態(tài)金屬:82W/m-K)。液態(tài)金屬可以在封閉的管道內(nèi)通過電磁泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行高效的散熱，由此而制備的散熱器結(jié)構(gòu)十分緊湊。液態(tài)金屬的散熱環(huán)路包括:液態(tài)金屬，熱源交換器，環(huán)境交換器，電磁泵和環(huán)路管道。液態(tài)金屬以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)流動(dòng)工質(zhì)的熱傳輸能力，體現(xiàn)出了穩(wěn)定可靠、能耗低等諸多領(lǐng)先于傳統(tǒng)散熱方式的優(yōu)點(diǎn)，有望成為高端LED光源熱管理的理想解決方案。
[0004]現(xiàn)有的液態(tài)金屬散熱器中采用的液態(tài)金屬在大范圍工作溫度和狀態(tài)下呈現(xiàn)單一的液相狀態(tài)。為了進(jìn)一步拓展液態(tài)金屬散熱器的散熱能力，本專利提出了一種在液態(tài)金屬散熱器中運(yùn)行時(shí)可以呈現(xiàn)固液相轉(zhuǎn)變的多相流技術(shù)，借以進(jìn)一步提高散熱器的散熱能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三相液態(tài)金屬材料。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種三相液態(tài)金屬材料，由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:
In 10 ~16%, Bi 5 ~15%，Sn 6 ~12%，Ag 2 ~4%，鎵為余量。
[0007]上述三相液態(tài)金屬材料的制備方法，包括如下步驟:先將鎵在塑料或者玻璃容器內(nèi)熔化，溫度保持在80°C;然后將其它金屬按配比的量分別加入到鎵中，并不斷的攪拌，直到所有金屬完全溶解為止。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明的三相液態(tài)金屬材料在工作溫度范圍內(nèi)處于三相狀態(tài)，包括液體和兩種固相。多相流體中的各相處于熱力學(xué)的平衡狀態(tài)，不含任何外來的添加物(例如納米顆粒)。在工作溫度范圍內(nèi)，固相和液相的含量由體系總的成分確定。固相的種類和含量可以通過體系的熱力學(xué)平衡狀態(tài)確定。將本發(fā)明的三相液態(tài)金屬材料用于液態(tài)金屬散熱器，通過在發(fā)熱端和散熱端實(shí)現(xiàn)固液轉(zhuǎn)變來達(dá)到高效散熱目的，當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器發(fā)熱端的時(shí)候，可以通過固一液轉(zhuǎn)變來吸收更多的熱量來，提高發(fā)熱端的吸熱效率。當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器的散熱端的時(shí)候，可以通過液一固轉(zhuǎn)變來放出更多的熱量，提高散熱端的散熱效率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例1:
一種三相液態(tài)金屬材料，由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:
In 10%, Bi 5%，Sn 6%，Ag 2%，鎵77%。先將鎵在塑料或者玻璃容器內(nèi)熔化，溫度保持在80°C ;然后將其它金屬按配比的量分別加入到鎵中，并不斷的攪拌，直到所有金屬完全溶解為止。將所得三相液態(tài)金屬材料用于液態(tài)金屬散熱器，通過在發(fā)熱端和散熱端實(shí)現(xiàn)固液轉(zhuǎn)變來達(dá)到散熱目的，當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器發(fā)熱端的時(shí)候，可以通過固一液轉(zhuǎn)變來吸收更多的熱量來，提高發(fā)熱端的吸熱效率。當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器的散熱端的時(shí)候，可以通過液一固轉(zhuǎn)變來放出更多的熱量，提高散熱端的散熱效率。固相的含量在10%左右(體積百分比)。所得三相液態(tài)金屬材料在工作溫度范圍內(nèi)，5°C -105°C ,處于三相狀態(tài)(liq+fcc+Biln)。( Iiq=液相，fee=面心立方相,BiIn=BiIn 化合物)材料的導(dǎo)熱系數(shù)維持在50W/mK左右?？梢杂米鱈ED照明光源、電子器件散熱器的散熱介質(zhì)。
[0010]實(shí)施例2:
一種三相液態(tài)金屬材料，由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:
In 16%, Bi 15%，Sn 10%, Ag 4%，鎵55%。先將鎵在塑料或者玻璃容器內(nèi)熔化，溫度保持在80°C ;然后將其它金屬按配比的量分別加入到鎵中，并不斷的攪拌，直到所有金屬完全溶解為止。將所得三相液態(tài)金屬材料用于液態(tài)金屬散熱器，通過在發(fā)熱端和散熱端實(shí)現(xiàn)固液轉(zhuǎn)變來達(dá)到散熱目的，當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器發(fā)熱端的時(shí)候，可以通過固一液轉(zhuǎn)變來吸收更多的熱量來，提高發(fā)熱端的散熱效率。當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器的散熱端的時(shí)候，可以通過液一固轉(zhuǎn)變來放出更多的熱量，提高散熱端的散熱效率。固相的含量在10%左右(體積百分比)。所得三相液態(tài)金屬材料在工作溫度范圍內(nèi)，5 °C -105 °C ,處于三相狀態(tài)(liq+fcc+Biln)。( Iiq=液相，fee=面心立方相,BiIn=BiIn 化合物)材料的導(dǎo)熱系數(shù)維持在50W/mK左右。可以用作LED照明光源、電子器件散熱器的散熱介質(zhì)。
[0011]實(shí)施例3:
一種三相液態(tài)金屬材料，由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成:
In 13%, Bi 8%, Sn 8%, Ag 3%，鎵68%。先將鎵在塑料或者玻璃容器內(nèi)熔化，溫度保持在80°C ;然后將其它金屬按配比的量分別加入到鎵中，并不斷的攪拌，直到所有金屬完全溶解為止。將所得三相液態(tài)金屬材料用于液態(tài)金屬散熱器，通過在發(fā)熱端和散熱端實(shí)現(xiàn)固液轉(zhuǎn)變來達(dá)到散熱目的，當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器發(fā)熱端的時(shí)候，可以通過固一液轉(zhuǎn)變來吸收更多的熱量來，提高發(fā)熱端的散熱效率。當(dāng)三相液態(tài)金屬材料通過散熱器的散熱端的時(shí)候，可 以通過液一固轉(zhuǎn)變來放出更多的熱量，提高散熱端的散熱效率。固相的含量在10%左右(體積百分比)。所得三相液態(tài)金屬材料在工作溫度范圍內(nèi)，5°C -105°C，處于三相狀態(tài)(liq+fcc+Biln)。(Iiq=液相,fee=面心立方相,BiIn=BiIn化合物)材料的導(dǎo)熱系數(shù)維持在50W/mK左右?？梢杂米鱈ED照明光源、電子器件散熱器的散熱介質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種三相液態(tài)金屬材料，其特征在于由如下重量百分?jǐn)?shù)的組分組成: In 10 ~16%, Bi 5 ~15%，Sn 6 ~12%，Ag 2 ~4%，鎵為余量。
2.權(quán)利要求1所述三相液態(tài)金屬材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:先將鎵在塑料或者玻璃容器內(nèi)熔化，溫度保持在80°C;然后將其它金屬按配比的量分別加入到鎵中，并不斷的攪拌，直到所有金屬完全溶解為止。
【文檔編號】C22C1/02GK103740996SQ201310640397
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】曹帥, 劉亞軍, 曹賀全 申請人:曹帥