按照发汗冷却的自发性,发汗材料可分为自发汉冷却材料和强迫发汗冷却材料。
①自发汗冷却材料,一种以高熔点的金属材料作为基体,在内部加入低熔点金属粉末颗粒作为冷却剂,在高温下气化蒸发带走基体热量以降低材料温度的粉末冶金材料制品。通常作为基体的高熔点相有W、Mo、SiC、ZrB2、TiB2等陶瓷,而冷却剂作为低熔点相应满足如下要求:冷却剂的沸点应低于多孔基体的最高工作温度;单位体积的固/气态转变蒸发潜热要大;冷却剂不与基体发生任何化学反应;冷却剂的熔点与沸点温差要大,以使其液态保留时间较长,有利于表面形成液膜。通常使用Cu、A1等,但是W/Cu、Mo/Cu等传统合金材料由于密度大、抗氧化性差、低温脆性等问题,在应用上受到限制。
②强迫发汗材料,分为层板发汗冷却材料和多孔介质发汗冷却材料,以气体或者液体作为冷却介质,并不消耗结构的组元。层板发汗冷却材料是将紫铜、不锈钢或其他合金材料的薄板使用化学烛刻或激光光刻的技术在其表面形成通道,再按照一定的排列方式焊接而成。可以根据高温部件的工作温度精确设定通道流量,达到预期的冷却效果,并且相对于纯气膜冷却,冷却剂耗量少。多孔发汗材料通过材料不完全致密化的工艺使材料具有一定孔隙率。按照固相骨架构成的不同可分为金属基和陶瓷基发汗材料。金属基多孔介质发汗材料可采用粉末烧结的方法或激光打孔的方法来制备。陶瓷发汗材料具有密度小、熔点高、抗烧蚀的特点,例如C/SiC复合材料制造的三维编织网型多孔陶瓷材料作为火箭发动机内衬。