微通道散热器被认为是解决高热流密度问题的有效途径之一,然而现有微通道散热器核心微通道结构单一,换热效果有限。阶梯微通道内壁具有多级凸起结构,具有更大换热面积和扰流作用,可有效强化换热。热压技术具有精度好、效率高、成本低等优点,相比于现有微通道制造方法可一次性快速成形多个微通道结构,具有广阔的应用前景。因此,本文提出新型阶梯微通道结构设计,采用热压方法实现铝基、粉末基两种阶梯微通道的制备,并对其热压成形与传热性能进行了系统研究。具体研究内容如下。提出了新型阶梯微通道结构设计,分别对热压单个与阵列阶梯微通道进行模拟分析,研究了铝基阶梯微通道流动填充特点与成形规律。发现微通道两侧主要由中心部及上部基材实现填充,且流动对称,应变沿着微沟槽侧壁面及底面分布。随温度、压力升高与摩擦系数减小,微通道两侧填充高度逐渐增大。微通道在极短时间内成形,保压时间对其无显著影响。设计并制造模具,热压制备铝基阶梯微通道,研究了纯铝填充条件与微通道成形质量间的关系并分析了微通道成形原理,揭示了该过程中晶粒变化规律。发现基材填充主要由晶粒间协调转动与晶界滑移实现,但当晶粒增大且需进一步成形时,晶粒内部的位错增殖与运动开始产生作用。增大温度与压力,微通道两侧填充高度增加,但保压时间无显著影响。增大温度与压力均有利于减小热压卸载后的弹性回复但增加温度会提高成形不均匀性。优选参数范围:200℃～250℃,100 MPa～150 MPa,5 min～10 min。热压制备壁面具有多孔孔隙结构的粉末基阶梯微通道,分析了多孔微通道成形原理与该过程中铝合金颗粒转变特点。发现微通道基体颗粒间结合主要通过加压加温下颗粒间原子快速扩散与晶界迁移实现。提高温度与压力,微通道基体由颗粒相向固化相转变,结合强度大大提高,但孔隙率减少。适当增大保压时间与粉末粒径有利于增大基体结合强度。优选参数范围:225℃～250℃,100 MPa～150 MPa,25 min～35 min,125μm～150μm。搭建传热测试平台,分别对阶梯微通道与对照梯形微通道进行了单相对流传热实验与两相沸腾传热实验。发现阶梯微通道单相与两相换热效果分别为对照梯形微通道的1.012倍～1.200倍与1.133倍～4.177倍,且压降更低。