多孔镍毛细芯为航天器环路热管提供驱动力,是环路热管的“心脏”,具有与氨工质相容性好、孔隙可控、导热系数适宜等优点。梯度孔径多孔镍兼具高极限毛细力和高渗透性,在氨环路热管上有巨大的应用潜力。双孔径多孔镍具有高渗透性和大蒸发面积,能够大幅提升氨环路热管的传热性能。然而,现有的梯度孔径多孔镍或双孔径多孔镍通常添加粘接剂、稳定剂或造孔剂等制备而成,无法满足航天器环路热管对材料高可靠性和长寿命的要求。梯度孔径多孔镍通常由单孔径多孔镍支撑体和膜层构成,其与支撑体、膜层之间渗透性定量关系及单孔径多孔镍烧结过程中的孔结构演变机制尚不明确。此外,目前关于粉末预烧结处理对双孔径多孔材料的结构与性能的影响研究较少。针对以上问题,本论文不添加造孔剂、粘接剂和稳定剂,采用粉末冶金方法制备了满足航天领域高可靠性和长寿命的单孔径多孔镍、梯度孔径多孔镍和双孔径多孔镍,并对其结构与性能进行了系统研究。取得主要研究成果如下:1.以微米级羰基镍粉为原料,采用压制烧结的方法制备了单孔径多孔镍。随着烧结温度从200℃升高至600℃,烧结进程逐渐从烧结前形成接触阶段过渡到烧结中间阶段,单孔径多孔镍的孔径呈现先增大后减小的趋势。对于孔隙度为45%～70%的生坯单孔径多孔镍,400℃烧结3 h后最大孔径增大,孔隙度和孔弯曲系数略微减小,导致极限毛细力小幅下降,渗透性明显升高,实现了优异的极限毛细力与渗透性组合,同时具有较低的导热系数和较高的径向压溃强度,具有最佳的综合性能。通过对单孔径多孔镍结构和性能的研究,揭示了烧结过程中的孔径演变机制。烧结过程中,晶界扩散导致孔隙度的降低,进而导致孔截面轮廓面积减小,趋向于减小孔径,而表面扩散使一次颗粒表面逐渐平滑,进而导致孔截面轮廓周长的减小,趋向于增大孔径。在烧结前形成接触阶段和烧结初始阶段,以表面扩散为主导,孔径持续增大;在烧结中间阶段,以晶界扩散为主导,孔径开始减小。2.以超细镍粉为原材料、无水乙醇为分散介质,不添加粘结剂和稳定剂,制备了分散均匀的粉浆,进而在单孔径多孔镍支撑体表面涂敷并烧结膜层,制备了最大孔径为0.37μm、粘性渗透系数（渗透率）为4.11 ×10-14 m2的梯度孔径多孔镍。对于最大孔径相同的均匀多孔镍,粘性渗透系数仅1.50×10-15 m2。通过对梯度孔径多孔镍的界面结构和孔结构的分析,和对梯度孔径多孔镍综合性能的研究,阐明了梯度孔径多孔镍与支撑体、膜层之间渗透性定量关系（kt=k1·k2/（1-B）·K2+Bk1）,以及膜层对梯度孔径多孔镍综合性能的影响。膜层显著降低了梯度孔径多孔镍贯通孔的孔径,进而提高了极限毛细力。膜层厚度较小时,渗透性与单孔径多孔镍支撑体接近。因此,梯度孔径多孔镍能够突破极限毛细力-渗透性矛盾,兼具高极限毛细力和高渗透性。3.以微米级羰基镍粉为原料,采用预烧结、破碎、筛分的方法制备了预烧结团聚镍颗粒,再振实烧结制备了双孔径多孔镍。预烧结团聚镍颗粒的粒度对双孔径多孔镍的性能影响最大。预烧结温度为600℃,烧结温度为900℃时,随着粒度从0～25μm增大至74～104μm,振实密度逐渐减小,且预烧结团聚镍颗粒内的烧结收缩在总烧结收缩中占比上升,而由于团聚镍颗粒内的烧结收缩率较小,因此总烧结收缩率减小。振实密度与总烧结收缩率均逐渐减小,进而导致双孔径多孔镍的孔隙度从47.1%升高至81.3%。由于孔隙度升高且大孔孔径增大,粘性渗透系数从0.40×10-12 m2增大至37.92×10-12m2。此外,由于孔隙度增大且预烧结团聚镍颗粒间烧结颈数量减少,导热系数从15.94 W/（m·K）减小至0.98 W/（m·K）。通过对预烧结团聚镍颗粒和双孔径多孔镍的结构分析和性能研究,量化了预烧结团聚镍颗粒的烧结行为,并表示为Ktotal=（1-d/D）·K1+d/D·K2,明确了预烧结团聚镍颗粒的烧结行为对双孔径多孔镍孔隙度和孔结构的影响,以及双孔径多孔镍结构对渗透性和导热性能的影响。