英文原题：Galvanic-polishing-assisted near net shape forming of friction stir channels: heat dissipation capacity enhancement
通讯作者：黄永宪、孟祥晨、谢聿铭，哈尔滨工业大学
作者：Shancheng（单承），Shengnan Hu（胡胜男），Shenglong Wang（王胜龙），Xiangchen Meng（孟祥晨，研究员），Yuming Xie（谢聿铭，副教授），Xiaotian Ma（马潇天，博士后），Naijie Wang（王乃婕，博士后），Yongxian Huang（黄永宪，教授）
正文：
基于冷却通道的介质冷却技术广泛应用于航空航天工业。其中，冷却通道的高效率、高质量加工是该领域的制造难题之一。搅拌摩擦隧道成形是一种以搅拌摩擦焊为基础的制造方法，能够一次制备连续的密闭通道，具有低成本和高效率的特点。然而，制备的通道形状不稳定、内表面形貌粗糙，影响了其实际应用。针对上述需求及策略，哈尔滨工业大学 黄永宪教授团队提出了一种新型的电化学抛光辅助搅拌摩擦隧道成形方法（Galvanic-polishing-assisted friction stir channeling，图1），优化隧道的近净成形，提高了隧道的散热能力。该方法可以在冷却通道制造领域中推广应用。
如图2a和图2b所示，该技术可以制备复杂路径以及密集分布的冷却通道。能够实现最小间距1mm，不同半径圆弧以及直角轨迹的加工，证明了该技术的良好加工适应性。利用矩形度（隧道截面积与其最小外接矩形面积之比）来评价隧道的形状规则性，该技术制备的隧道矩形度可达到84.5%，如图2d所示。观察隧道顶板区和热机影响区的显微组织，顶板区由于搅拌针的搅拌作用发生了动态再结晶，显微组织为细小的等轴晶，有利于提高隧道的弯曲等承载性能。热机影响区在隧道和顶板区附近形成，是母材的各向异性晶粒取向与顶板区的等轴晶粒取向之间的过渡区。
如图3所示，将石墨颗粒加入到NaOH溶液中，通入隧道循环半小时。隧道内壁上的凸起和毛刺首先与溶液接触，并与石墨颗粒发生原电池反应。隧道内壁的凸起和毛刺被消除，其表面粗糙度明显降低，增强了隧道的散热能力。抛光后光滑的隧道内壁降低了冷却液的流动阻力，流速从原先的0.341m/s提升至0.461m/s。在散热性能测试中，具有抛光后隧道的液冷板的稳态温度降低了6℃，最大冷却速率提高了51.0%。图2 电化学抛光搅拌摩擦隧道成形制备隧道的宏观和微观形貌
如图4所示，不同工艺参数下制备的液冷板的背弯性能几乎没有差别，而面弯性能随着转速的降低而提高。该现象与相应变形位置的厚度和显微组织有关，可以从对应位置的硬度分布中体现出来。隧道矩形度最高的液冷板各方面性能最平衡，在室温下的面弯强度为322±3 MPa，背弯强度为325±6 MPa。从图4h可以看出，弯曲后的断裂位置在AS附近。因此，降低该位置的应力集中，改善该位置的组织，有助于进一步提高液冷板的弯曲性能。
相关论文发表在 Metallurgical and Materials Transactions A上，哈尔滨工业大学博士研究生单承为文章的第一作者，黄永宪 教授、孟祥晨 研究员、谢聿铭 副教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目（52175301, 52205350, 52305345）的资助。