專利名稱：一種應用于gh4169/gh4169高溫合金的接觸熱阻測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高溫合金接觸熱阻測試技術領域，具體涉及一種應用于GH4169/ GH4169高溫合金的接觸熱阻測試方法。
背景技術：
在過去幾十年中有很多用于預測接觸熱導的模型、經(jīng)驗以及半經(jīng)驗關系式被提 出。經(jīng)典的模型有Mikic彈性模型，CMY(Cooper, Mikic和Yovanovich)塑性模型以及由 Sridar和Yovanovich的彈塑性變形模型。在國內(nèi)的理論研究主要體現(xiàn)在接觸熱阻的數(shù)值 模擬?，F(xiàn)有技術中對于兩高溫材料的接觸熱阻測試都是通過大量的試驗進行，試驗過程 為選取界面材料加工成一定尺寸、一定界面粗糙度的試樣，然后通過加壓和加溫過程為界 面提供特定的界面溫度和界面壓力，最后通過對界面溫度降和試樣中熱流密度的測量得到 兩材料間的接觸熱導。現(xiàn)有測試技術雖然較準確的得到給定溫度、壓力和界面粗糙度條件下的接觸熱 導，但是由于其測試過程復雜，測試條件相對固定，不能滿足工程應用中多變的溫度與壓力 條件，無法及時準確的提供材料界面處的接觸熱導數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以試驗數(shù)據(jù)為基礎，通過選擇合適的理論模型，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法得出 工程實用的接觸熱阻測試方法，并通過驗證試驗驗證模型的準確性。所述的接觸熱阻測試方法通過如下步驟實現(xiàn)第一步，確定兩接觸材料的約化彈性模量E'。
權(quán)利要求
一種應用于GH4169/GH4169高溫合金的接觸熱阻測試方法，其特征在于所述的接觸熱阻測試方法通過如下步驟實現(xiàn)第一步，確定兩接觸材料的約化彈性模量E′ <mrow><msup> <mi>E</mi> <mo>&prime;</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為GH4169高溫合金的彈性模量，v為泊松比，T為測試溫度；第二步，根據(jù)塑性變形理論建模；根據(jù)塑性變形理論，得到材料的塑性變形因子ψ為ψ＝(E′/H)tanθ，將約化彈性模量、硬度H＝400MPa和帶入上式，取θ＝0.03°，T＝600℃，得到 <mrow><mi>&psi;</mi><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>E</mi><mo>&prime;</mo> </msup> <mo>/</mo> <mi>H</mi> <mo>)</mo></mrow><msqrt> <mn>2</mn></msqrt><mi>&theta;</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>&times;</mo><msqrt> <mn>2</mn></msqrt><mi>&theta;</mi> </mrow> <mrow><mo>=</mo><mn>19.62</mn> </mrow>上式中，ψ＞1，則選用Mikic提出的塑性變形理論建模，得到接觸熱阻測試材料的接觸熱導hs為hs＝(1.13ktanθ/σ)(P/H)0.94；式中，tanθ和θ分別為接觸熱阻測試材料的接觸界面處的微觀輪廓的絕對平均斜度和平均傾斜角，σ、k、P和H分別為接觸熱阻測試材料的表面粗糙度、熱導系數(shù)、測試壓力和材料的硬度；第三步，模型簡化；對不同溫度下的材料熱導系數(shù)與溫度的關系進行線性擬合，得到k＝0.0141T+13.221所以有其中x1為待確定系數(shù)；σ為接觸熱阻測試材料GH4169的粗糙度，表征材料接觸界面輪廓的平均高度，tanθ為材料接觸界面輪廓的絕對平均斜度，θ為材料接觸界面輪廓的平均傾斜角，在其他條件一定時，輪廓的絕對平均斜度tanθ與粗糙度σ正相關，所以有其中x2為待確定系數(shù)；又其中x3為待確定參數(shù)；所以對接觸熱導hs的公式等號兩邊做自然對數(shù)，得到如下變形lnhs＝lnx0+x1lnT+x2lnσ+x3lnP其中的x0為未知參數(shù)，令上式中Y＝lnhs，X1＝lnT，X2＝lnσ，X3＝lnP，b0＝lnx0，b1＝x1，b2＝x2，b3＝x3，則上式進一步寫為Y＝b0+b1X1+b2X2+b3X3式中的b0、b1、b2和b3均為未知參數(shù)；第四步，通過逐步回歸試驗，確定未知參數(shù)b0、b1、b2和b3，得到最優(yōu)回歸方程；根據(jù)回歸分析結(jié)果，得到GH4169/GH4169高溫合金的接觸熱導，對接觸熱導取倒數(shù)，得到接觸熱阻；在溫度為100～600℃區(qū)間內(nèi)，自變量選擇溫度與壓力值時，hs＝0.1566T0.371P2.061，自變量僅選擇壓力值時，hs＝0.5013P2.18。FSA00000319241900012.tif,FSA00000319241900015.tif,FSA00000319241900016.tif,FSA00000319241900017.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于GH4169/GH4169高溫合金的接觸熱阻測試方法，其特 征在于所述的材料接觸界面粗糙度σ介于0. 1與3. 0之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于GH4169/GH4169高溫合金的接觸熱阻測試方法，該方法通過兩接觸材料的約化彈性模量和根據(jù)塑性變形理論建模；以及模型簡化的步驟，最后通過逐步回歸試驗，確定未知參數(shù)，得到最優(yōu)回歸方程；根據(jù)回歸分析結(jié)果，得到GH4169/GH4169高溫合金的接觸熱導，對接觸熱導取倒數(shù)，得到接觸熱阻；在溫度為100～600℃區(qū)間內(nèi)，自變量選擇溫度與壓力值時，hs＝0.1566T0.371P2.061，自變量僅選擇壓力值時，hs＝0.5013P2.18。本發(fā)明以試驗數(shù)據(jù)為基礎，通過選擇合適的理論模型，運用數(shù)理統(tǒng)計的方法得出工程實用的接觸熱阻測試方法，本發(fā)明只需要通過試驗數(shù)據(jù)得到需要的參數(shù)，就可以在任意改變測試溫度和壓力的條件下，根據(jù)簡單公式得到接觸熱導，使得接觸熱阻測試過程簡單并可以重復使用。
文檔編號G01N25/20GK101975795SQ20101051970
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者丁美麗, 侯衛(wèi)國, 劉升旺, 劉肖, 唐慶云, 張衛(wèi)方, 王宗仁, 符麗君, 趙麗 申請人:北京航空航天大學