专利名称：用于gh4169/k417合金的接触热阻测试方法
用于GH4169/K417合金的接触热阻测试方法技术领域
本发明属于高温金属材料测试技术领域，具体涉及一种用于GH4169/K417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^vanovich)塑性模型以及由 Sridar和^vanovich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
本发明以试验为基础，通过理论分析选择合适的模型，运用数理统计的方法得出 工程实用的接触热阻计算公式，并通过验证试验验证模型的准确性。本发明提供一种用于 GH4169/K417合金的接触热阻测试方法，包括如下步骤
第一步，确定两接触材料的约化弹性模量。
权利要求
1.用于GH4169/K417合金的接触热阻测试方法，其特征在于 第一步，确定两接触材料的约化弹性模量厂二 2[(1-々/五1+(1-^)/五2]一1其中E1, E2分别为GH4169和K417合金的弹性模量，v” V2分别为GH4169和Κ417合金 的泊松比 = -0. 0646Τ+208. 27，E2 = -0. 0651Τ+222. 67 ;Vl = 0. 3，V2 = 0. 29 ； 第二步，根据金属材料塑性变形理论建模； Ψ = (E' /H) tan θ其中，Ψ为塑性变形因子，H为Κ417合金的硬度，tan θ为接触界面轮廓的绝对平均 斜度，将tan022、材料硬度H = 370Mpa和约化弹性模量带入上式，取θ工=θ 2 = 0. 03°，有H因为ψ > 1，所以根据塑性变形理论，有 hs = (1. 13ktan0/o) (Ρ/Η)0·94； 第三步，模型简化；(1)根据Mikic的塑性变形理论，两接触热阻测试材料的热导系数的调和平均值k表达 式为k = 2仏/ (k!+k2)其中 Ii1 = 0. 0141T+13. 221，k2 = 0. 0117T+9. 3246,因为热导系数 正比于温度 Τ， 所以有乂工Τχ、，其中Xl为待确定系数；(2)根据tan0 ^+θ22 ,接触热阻测试材料的粗糙度为σ，表征材料接触界面轮廓的平均高度，tan θ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，因此在其他条件一定时，轮廓的绝对平均斜度tan θ与粗糙度σ正相关，所以有 ，其中&为待确定系数；(3)对于已确定的两接触热阻测试材料，选择较小的硬度H为计算硬度，H为确定量，所以有化^ Px'，其中知为待确定参数；此时接触热导表示为 hs=x0Tx'aX2Px'将上式两边求自然对数得 Inhs = lnxo+xJnT+Xaln σ +X3InP令公式中的 Inhs = Y，InT = X1Jno = X2, InP = X3,并令 b。= Inx0^1 = X1, b2 = x2， b3 = X3，则初始模型建立如下 Y = b0+b1X1+b2X2+b3X3o第四步，通过逐步回归试验，确定未知参数Iv bp b2和b3，得到最优回归方程；根据回 归分析结果，得到GH4169/K417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°C区间内，自变量选择温度与压力值时，hs = 26. 534T0· 107P1'297,自 变量仅选择压力值时，hs = 41. 43P1291。
2.根据权利要求1所述的用于GH4169/K417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轮廓的平均倾斜角θ为0.03°，粗糙度σ介于0.1与3.0之间。
全文摘要
本发明公开了一种用于GH4169/K417合金的接触热阻测试方法，该方法首先确定两接触材料的约化弹性模量，然后根据金属材料塑性变形理论建模；并进行模型简化；最后通过逐步回归试验，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/K417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＝26.534T0.107P1.297，自变量仅选择压力值时，hs＝41.43P1.291。本发明只需要通过试验数据得到需要的参数b0、b1和b3，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。在保证工程实用性与测试结果准确性的前提下，大大简化了接触热导的测试过程。
文档编号G01N25/20GK102033077SQ20101051971
公开日2011年4月27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, 马小兵 申请人:北京航空航天大学