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随着微电子领域芯片热流密度急剧增加及有效散热空间日益狭小等新特点和新现象的出现，具有高导热率、良好的等温性、热响应快、结构简单、无需额外电力驱动等优点的小型/微型热管成为高热流密度芯片导热的理想元件。热管的传热性能主要取决于管内壁吸液芯结构。传统铜粉烧结式吸液芯结构虽然具有较强毛细压力，但由于烧结层与管内壁的接触热阻大、液体回流阻力大，且吸液芯结构易损坏，更致命的是烧结层较厚，重量比沟槽式重40％～60％。而光滑沟槽式吸液芯结构的热管具有壁薄、重量轻、不存在接触热阻、热响应快、吸液芯结构不易损坏等优点，符合电子器件轻薄短小型化发展趋势，但存在毛细压力较小的缺点。因此，开发一种新的微沟槽吸液芯结构以改善热管传热能力，是亟待解决的难题。
本文基于标准单齿刀具挤压一犁削微沟槽成形机理，提出了一种挤压一犁削成形新方法加工小型圆热管内壁微沟槽，生成的挤压一犁削微沟槽由主沟槽和次沟槽组成，该结构能显著改善热管的传热性能。论文主要研究内容如下：
1．标准单齿刀具挤压一犁削微沟槽成形
(1)微沟槽翅结构形成机理
连续状翅结构顶部为圆弧形，裂纹很难产生，刀具成形面摩擦力不足以使翅结构顶端发生裂解。锯齿状翅结构顶部为三角形尖端，极易产生裂纹，同时刀具成形面作用在翅片结构上的摩擦力远大于翅片结构顶部裂纹处的剪切力，顶部裂纹随着刀具的运动向下扩展，但翅片结构由上向下逐渐变宽，裂纹处的剪切力逐渐增大，当刀具摩擦力不再超过裂纹处的剪切力时，翅片停止运动，形成锯齿状翅片结构。撕裂状翅结构底部较窄，裂纹很快到达底部，但此裂纹处剪切力还是小于刀具成形面作用在翅片结构上的摩擦力，因此裂纹继续扩展，直至被撕裂随着刀具一起向前运动。
(2)翅片结构生成实验判据
无论是完全挤压一犁削成形还是半完全挤压一犁削成形，当倾角η<20°时，均生成连续状翅片结构。当η<55°时，均生成撕裂状翅片结构。当20°<η<55°时，在半完全挤压一犁削成形过程中，生成连续状和锯齿状翅片结构，只有当挤压角θ和η均较大时，才生成锯齿状翅片结构；在完全挤压一犁削成形过程中，三种翅片结构都会生成，但只有当η和θ都较大且同时增大时，才会依次生成锯齿状翅片结构和撕裂状翅片结构。
(3)加工参数对翅结构影响规律
随着挤压一犁削深度增加对三种翅结构的影响：连续状翅结构宽度和高度都增
加，翅结构沿宽度方向变形较大，但翅片高度存在一个最大值；锯齿状翅结构长度、宽度、高度和间距都随之增大，其中锯齿长度增幅较大，锯齿间距基本趋于稳定。而挤压一犁削速度对连续状翅结构和锯齿状翅结构几何参数影响不大。 (4)挤压-犁削成形力研究
在同样工艺参数条件下，锯齿状翅结构生成时，刀具不仅对金属塑性变形和摩擦做功，还对翅片顶端锯齿裂解做功，而撕裂状翅结构底部宽度非常小，金属塑性变形区域小，相应所作的功较少，因此，锯齿状翅片生成时的F<,z>大于连续状翅片结构生成时的F<,z>，撕裂状翅片生成时的F<,y>，和F<,z>相对较小。
2．微沟槽挤压-犁削成形数值模拟
本文采用刚塑性有限元法求解，获得了成形过程中力学和几何方面的信息。对于连续状翅结构，外表面类似于圆弧状，前刀面处金属受三向压应力作用，中间切削刃正前方无金属堆积，而是向两侧流动，前刀面处金属的流动速度最大，以前刀面为中心的两簇等速线相交于对称位置，形成凹曲线。对于锯齿状翅结构，横截面呈斜楔形，高度和宽度分别是连续状翅结构的1.2倍和宽度的0.58倍，前刀面处金属受三向压应力作用，中间切削刃正前方有金属堆积，所有切削刃附近金属都发生剧烈的塑性变形，在成形面挤压翅片顶部很小范围有大的集中拉应力产生，极易产生裂纹，两簇等速线相交后形成凸曲线；对于撕裂状翅结构，三角形顶端比锯齿状尖，高度和宽度分别是连续状翅结构的1.9倍、宽度的0.5倍，前刀面处金属同样受三向压应力作用，中间切削刃正前方金属堆积更高，在成形面挤压翅片顶部也产生应力集中现象，且拉应力更大，两簇等速线相交后几乎构成了一个圆，而中间切削刃前处金属位于圆的顶端。数值模拟结果与实验结果相比，数据吻合良好。
3．多齿刀具挤压-犁削微沟槽成形
针对外径较小(3～6 mm)、壁厚较薄(0.4．mm)、槽宽较小(60个沟槽)的小型圆热管结构特点，同时，考虑加工过程中多齿刀具和圆管同轴以及多齿刀具的机加工能力，并基于标准单齿刀具挤压-犁削成形机理，设计的挤压-犁削成形多齿刀具，前刀面采用圆锥曲面代替平面，既具有起导向作用和作为刀具前刀面的前端圆锥面，又具有可以减小挤压．犁削过程中摩擦力的后端圆锥面，且选用η为10°，既满足挤压-犁削成形基本规律，又便于多齿刀具的机加工。小型圆热管内壁微沟槽挤压-犁削成形时，多齿刀具前刀面任一微小平面单元的挤压-犁削过程，都可看成刀具不同位置在不同挤压-犁削深度下的组合，每个平面单元都渐进式地将金属沿两侧挤压，且在前刀面处堆积的金属较少而不产生切屑，并得到了相邻主沟槽的相邻翅结构组成的次沟槽底宽W<,cg>为0.18mm，高度h<,cg>为0.084mm，通过分析稳定状态下和管子拉断情况下的挤压．犁削成形力，调整外部夹紧力，可保持挤压-犁削成形过程处于稳定状态。
4．挤压-犁削微沟槽式热管传热分析
研究了挤压-犁削微沟槽式小型圆热管的携带极限、毛细极限和沸腾极限的理论值及不同功率下的理论温差：在20℃～100℃时，热管传热能力主要受毛细极限限制且大于样品热管的毛细极限；毛细传热极限理论值在40℃时最大，达20.3W；在100℃时，蒸发段和冷凝段的理论温差只有2.118℃。启动性能和等温性能的实验研究表明挤压．犁削微沟槽式热管具有快速的热响应能力和良好的等温性能，且实验传热极限与理论数值相吻合。