专利名称：一种应用于gh4169/gh4169高温合金的接触热阻测试方法
技术领域：
本发明属于高温合金接触热阻测试技术领域，具体涉及一种应用于GH4169/ GH4169高温合金的接触热阻测试方法。
背景技术：
在过去几十年中有很多用于预测接触热导的模型、经验以及半经验关系式被提 出。经典的模型有Mikic弹性模型，CMY(Cooper, Mikic和Yovanovich)塑性模型以及由 Sridar和Yovanovich的弹塑性变形模型。在国内的理论研究主要体现在接触热阻的数值 模拟。现有技术中对于两高温材料的接触热阻测试都是通过大量的试验进行，试验过程 为选取界面材料加工成一定尺寸、一定界面粗糙度的试样，然后通过加压和加温过程为界 面提供特定的界面温度和界面压力，最后通过对界面温度降和试样中热流密度的测量得到 两材料间的接触热导。现有测试技术虽然较准确的得到给定温度、压力和界面粗糙度条件下的接触热 导，但是由于其测试过程复杂，测试条件相对固定，不能满足工程应用中多变的温度与压力 条件，无法及时准确的提供材料界面处的接触热导数据。
发明内容
本发明以试验数据为基础，通过选择合适的理论模型，运用数理统计的方法得出 工程实用的接触热阻测试方法，并通过验证试验验证模型的准确性。所述的接触热阻测试方法通过如下步骤实现第一步，确定两接触材料的约化弹性模量E'。
权利要求
一种应用于GH4169/GH4169高温合金的接触热阻测试方法，其特征在于所述的接触热阻测试方法通过如下步骤实现第一步，确定两接触材料的约化弹性模量E′ <mrow><msup> <mi>E</mi> <mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mfrac> <mi>E</mi> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><msup> <mi>v</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mn>0.0646</mn><mi>T</mi><mo>+</mo><mn>208.27</mn> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><msup> <mi>v</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></mfrac> </mrow>其中E为GH4169高温合金的弹性模量，v为泊松比，T为测试温度；第二步，根据塑性变形理论建模；根据塑性变形理论，得到材料的塑性变形因子ψ为ψ＝(E′/H)tanθ，将约化弹性模量、硬度H＝400MPa和带入上式，取θ＝0.03°，T＝600℃，得到 <mrow><mi>ψ</mi><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>E</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>/</mo> <mi>H</mi> <mo>)</mo></mrow><msqrt> <mn>2</mn></msqrt><mi>θ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mn>0.0646</mn><mi>T</mi><mo>+</mo><mn>208.27</mn> </mrow> <mrow><mi>H</mi><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup><mi>v</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>×</mo><msqrt> <mn>2</mn></msqrt><mi>θ</mi> </mrow> <mrow><mo>=</mo><mn>19.62</mn> </mrow>上式中，ψ＞1，则选用Mikic提出的塑性变形理论建模，得到接触热阻测试材料的接触热导hs为hs＝(1.13ktanθ/σ)(P/H)0.94；式中，tanθ和θ分别为接触热阻测试材料的接触界面处的微观轮廓的绝对平均斜度和平均倾斜角，σ、k、P和H分别为接触热阻测试材料的表面粗糙度、热导系数、测试压力和材料的硬度；第三步，模型简化；对不同温度下的材料热导系数与温度的关系进行线性拟合，得到k＝0.0141T+13.221所以有其中x1为待确定系数；σ为接触热阻测试材料GH4169的粗糙度，表征材料接触界面轮廓的平均高度，tanθ为材料接触界面轮廓的绝对平均斜度，θ为材料接触界面轮廓的平均倾斜角，在其他条件一定时，轮廓的绝对平均斜度tanθ与粗糙度σ正相关，所以有其中x2为待确定系数；又其中x3为待确定参数；所以对接触热导hs的公式等号两边做自然对数，得到如下变形lnhs＝lnx0+x1lnT+x2lnσ+x3lnP其中的x0为未知参数，令上式中Y＝lnhs，X1＝lnT，X2＝lnσ，X3＝lnP，b0＝lnx0，b1＝x1，b2＝x2，b3＝x3，则上式进一步写为Y＝b0+b1X1+b2X2+b3X3式中的b0、b1、b2和b3均为未知参数；第四步，通过逐步回归试验，确定未知参数b0、b1、b2和b3，得到最优回归方程；根据回归分析结果，得到GH4169/GH4169高温合金的接触热导，对接触热导取倒数，得到接触热阻；在温度为100～600℃区间内，自变量选择温度与压力值时，hs＝0.1566T0.371P2.061，自变量仅选择压力值时，hs＝0.5013P2.18。FSA00000319241900012.tif,FSA00000319241900015.tif,FSA00000319241900016.tif,FSA00000319241900017.tif
2.根据权利要求1所述的应用于GH4169/GH4169高温合金的接触热阻测试方法，其特 征在于所述的材料接触界面粗糙度σ介于0. 1与3. 0之间。
全文摘要
本发明公开了一种应用于GH4169/GH4169高温合金的接触热阻测试方法，该方法通过两接触材料的约化弹性模量和根据塑性变形理论建模；以及模型简化的步骤，最后通过逐步回归试验，确定未知参数，得到最优回归方程；根据回归分析结果，得到GH4169/GH4169高温合金的接触热导，对接触热导取倒数，得到接触热阻；在温度为100～600℃区间内，自变量选择温度与压力值时，hs＝0.1566T0.371P2.061，自变量仅选择压力值时，hs＝0.5013P2.18。本发明以试验数据为基础，通过选择合适的理论模型，运用数理统计的方法得出工程实用的接触热阻测试方法，本发明只需要通过试验数据得到需要的参数，就可以在任意改变测试温度和压力的条件下，根据简单公式得到接触热导，使得接触热阻测试过程简单并可以重复使用。
文档编号G01N25/20GK101975795SQ20101051970
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者丁美丽, 侯卫国, 刘升旺, 刘肖, 唐庆云, 张卫方, 王宗仁, 符丽君, 赵丽 申请人:北京航空航天大学