[发明专利]高温固体界面动态接触换热系数的测量方法和测量装置

权利要求书

1.一种高温固体界面动态接触换热系数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据试样夹头尺寸，将两种待测材料加工成等截面的圆柱试样，并用同样型号的砂纸对其接触表面进行打磨处理，以确保其具有相同的表面粗糙度；

(2)对所有实验所用的热电偶进行标定，并与工控机上的数据采集卡连接，由工控机来实时采集、显示和处理热电偶的温度值，并通过加热控制继电器控制加热系统的加热电源；

(3)将测量用热电偶依次均布点焊于两试样的同侧表面；

(4)根据测量要求，在真空室中将冷端试样装卡于移动夹头，热端试样装卡于固定夹头，并调整两试样间的间隙，闭合真空室；

(5)启动机械泵使真空室达到低真空状态，真空度5×10^-1Pa-1×10^-1Pa；再启动扩散泵使真空室达到要求的高真空状态，真空度5×10^-3Pa-1×10^-3Pa；

(6)加热系统开始工作，将热端试样的受热端加热到设定温度150～1300℃，加热速度为50～200℃/秒，通过热电偶测量和加热控制继电器反馈使加热系统继续加热热端试样直至温度稳定在预设测量温度下；

(7)启动液压冲击加载系统，以接触速度控制模式或接触压力控制模式由液压缸驱动移动夹头，使冷端试样以一定的速度或一定的接触压力完成与热端试样的接触并保持接触传导状态；其中，接触速度0.01mm/s～2000mm/s，接触压力0～600MPa；

(8)工控机将采集接触过程中的相关数据并进行计算处理，从而获得两种材料的固体界面动态接触换热系数；

(9)测量结束后，关闭加热系统，卸载液压冲击加载系统，泄真空，待试样自然冷却后取出。

2.一种权利要求1所述的高温固体界面动态接触换热系数的测量方法的专用测量装置，其特征在于：该测量装置设有真空室(1)、液压缸(2)、液压控制继电器(3)、冷端试样(4)、速度传感器(5)、力传感器(6)、密封集线管(7)、热端电偶(8)、工控机(9)、加热系统、固定夹头(14)、热端试样(15)、润滑剂(16)、测温热电偶(17)和移动夹头(18)；液压缸(2)与装卡冷端试样(4)的移动夹头(18)连接，液压缸(2)通过液压控制继电器(3)与工控机(9)相连，移动夹头(18)上的速度传感器(5)和力传感器(6)与工控机(9)的数据采集卡连接；冷端试样(4)和热端试样(15)上用于测温的热电偶(17)通过真空室(1)上的密封集线管(7)与工控机(9)的数据采集卡连接；固定夹头(14)上用于热端试样(15)测温的热端电偶(8)通过密封集线管(7)与工控机(9)上的数据采集卡连接，用于给热端试样(15)加热的加热系统与工控机(9)相连。

3.按照权利要求2所述的测量装置，其特征在于：加热系统设有加热电源(10)、加热控制继电器(11)、聚光反射镜(12)、氙灯(13)，加热电源(10)输入端通过加热控制继电器(11)与工控机(9)连接，加热电源(10)输出端连接氙灯(13)，氙灯(13)的一侧设置聚光反射镜(12)；工控机(9)的输出信号经加热控制继电器(11)放大后，控制加热电源(10)的工作电流，进而控制氙灯(13)的工作温度，通过聚光反射镜(12)的作用，加热固定夹头(14)所夹持的热端试样(15)。

4.按照权利要求2所述的测量装置，其特征在于：加热系统设有加热电源(10)、加热控制继电器(11)、激光加热器(19)，加热电源(10)输入端通过加热控制继电器(11)与工控机(9)连接，加热电源(10)输出端连接激光加热器(19)；工控机(9)的输出信号经加热控制继电器(11)放大后，控制加热电源(10)的工作电流，进而控制激光加热器(19)加热固定夹头(14)所夹持的热端试样(15)。

5.按照权利要求2所述的测量装置，其特征在于：在需要的情况下，热端试样(15)与冷端试样(4)的接触界面预先涂抹润滑剂(16)来考察界面动态接触换热系数的变化规律。

6.按照权利要求2所述的测量装置，其特征在于：真空室(1)内有抗辐射材料铝箔或热反射膜包覆箱体内壁。