送粉式激光熔覆获得最佳熔覆层的必要条件及其影响因素

    

    0　前言

    在众多高新技术应用中,常接触到接触热阻问题,如卫星制冷机冷头对探测器的冷却、大规模集成电路芯片冷却、卫星中大热流密度换热器等都是通过接触式换热器 完成,故广大学者对低温真空下固体界面的接触热阻进行广泛研究与测试,也取得了许多数据,但普遍存在如下的缺点:

    (1)对试件形状要求单一,适用范围小,有的只测圆柱件,有的只测薄片,没有两种都能测量的装置。

    (2)对热流量测量方面,片面认为加热器功率即是通过试件的热流值,由于众多的漏热因素,实际上存在很大误差。

    (3)不能同时测定热导率和接触热阻。

    (4)没有对测量结果进行深入地分析与比较,影响数据的可靠性。

    本文中介绍了我们为克服上述缺点而设计的一种新装置,克服上述缺点,并进行了测试时给出一些材料间的接触热阻数据。

    1　接触热阻的成因与影响因素

    经过分析,接触热阻的产生是由于接触界面的不完全接触而引起热流收缩所造成的,如图1所示。

    我们可以按热流收缩程度,即界面处温差的大小而定义接触热阻R

    式中　An为界面接触面积,$T为接触处的温差,Q为热流值。

    影响接触热阻的因素众多,主要有如下几个因素:

    (1)表面粗糙度L:粗糙度越大热流收缩越厉害,接触热阻越大。

    (2)载荷P:载荷越大,接触界面处的相互接触的两微凸起的变形越大,实际接触面积越大,从而引起接触热阻变小。

    (3)温度T:温度对接触热阻的影响主要是通过影响材料的热导系数和弹性系数、硬度等特性而起作用。

    (4)固体材料的机械性能:如弹性模数、硬度,直接影响发生变形后实际的接触面积,从而影响接触热阻。

    因此,所设计的试验台必须能测出上述不同条件的接触热阻,即能改变T,P,L等条件,测出其接触热阻。

    2　测试原理与装置

    2.1　测试原理

    根据接触热阻的定义式(1),只要测得两固体界面的温差$3与通过试样的热流Q,即可求得接触热阻值。

    本装置中,试件接触界面的温差ΔT通过外延法计算,如图2所示。

    在试样上布置多个热电偶测出各点的温度,然后作T-X图。如果忽略辐射和对流换热的影响,各点温度在T-X图上应该是一条直线。将直线延伸到界面处即可分别推出上、下试样在接触界面处的温度Th,Ti,它们间的差值即为温差ΔT。