热管作为一种高效的传热元件，被广泛应用于各个工业领域。随着纳米流体和泡沫金属在强化传热技术方面应用的快速发展，越来越多研究学者将其应用于热管，以提高热管的传热效率。由于热管具有较好的均温性，可以将其用于搅拌摩擦焊焊接温度场的改善，从而提高焊接接头的质量。以此为背景，本文用扫描电镜（SEM）和超景深显微镜分别对烧结多孔金属、泡沫金属和丝网金属进行孔结构和形貌分析，用压汞法和浸泡法表征了其孔径和孔隙率，并计算了其理论毛细抽吸力。用“两步法”配制了分别以水、乙醇和乙二醇为基液的Al2O3、CuO和SiO2纳米流体，用沉降法研究其悬浮稳定性，并探究添加阴、阳离子表面活性剂对其稳定性影响。同时，对比了三种纳米流体的导热性，用热重差热联用仪测量了以去离子水为基液的Al2O3、CuO和SiO2纳米流体潜热值和热重，并用毛细管法定性的对比了其粘度。在此研究基础上，设计以纳米流体为工质的铜丝网与泡沫铜吸液芯热管，并对不同热管的传热特性进行了实验研究。经过对热管传热特性研究，设计了不同规格的平板热管用于搅拌摩擦焊，初步探究其对搅拌摩擦焊焊接温度场改善情况。对多孔材料的研究表明，烧结多孔材料靠烧结颗粒堆垛形成不规则的孔径，孔径小且孔径范围大。由于半通孔较多，导致其孔隙率较低；多孔泡沫金属孔隙率高，孔径范围大，小孔径可以提供大的毛细抽吸力，大的孔径可以保证较高渗透率；孔洞相互连通，存在许多方向性的孔洞，有利于增加工质流动的扰动。对纳米流体的稳定性研究表明，乙二醇作为基液稳定性最好，去离子水为基液时稳定性最差；而在水基纳米流体中，CuO-水纳米流体稳定性最差， SiO2-水及Al2O3-水的稳定性较好；适量的表面活性剂可以显著提高水基纳米流体的悬浮稳定性，且阳离子活性剂HTAB的作用优于阴离子活性剂SDBS。纳米流体的导热性能实验表明，不同基液中，Al2O3-乙醇导热性最好，Al2O3-水导热性最差；而在水基纳米流体中,Al2O3-水纳米流体和CuO-水纳米流体导热性比SiO2-水纳米流体好。纳米流体的潜热值随着纳米流体浓度升高而变小，相变温度随着纳米流体浓度的升高而降低，热重曲线表明其质量变化速率则随纳米流体浓度的升高而升高。粘度实验研究发现，相同温度下纳米流体的粘度随着纳米流体浓度升高而变大，即CuO-水纳米流体的粘度最小，其次是A12O3-水纳米流体，粘度最大的是SiO2-水纳米流体。热管性能测试表明，相比于铜丝网吸液芯，泡沫铜吸液芯可以提高热管的均温性和传热极限，降低热管的工作温度；对比去离子水工质，纳米流体工质可以提高的热管的蒸发段和冷凝端的传热系数，降低热管的总热阻和工作温度，并提高热管的均温性。其中，质量浓度为0.5wt%的Al2O3去离子水作为填充工质效果最好。平板热管可以降低搅拌摩擦焊焊接试板焊缝的峰温，在冷凝段进行水冷的热管冷却效果最好。平板热管不仅可以冷却焊接起始端温度，还可以将温度传到待焊区进行预热，使焊接接头温度场分布更均匀。