[发明专利]用于GH4169/K417合金的接触热阻测试方法

说明书

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。

E′=2[(1-v12)/E1+(1-v22)/E2]-1]]>

其中E₁、E₂分别为GH4169和K417合金的弹性模量，v₁、v₂分别为GH4169和K417合金的泊松比。

第二步，根据金属材料塑性变形理论建模。

ψ＝(E′/H)tanθ。

其中，ψ为塑性变形因子，H为K417合金的硬度，tanθ为接触界面轮廓的绝对平均斜度。

根据塑性变形理论，有：

h_s＝(1.13ktanθ/σ)(P/H)^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＝2k₁k₂/(k₁+k₂)

因为热导系数k正比于温度T，所以有其中x₁为待确定系数。

(2)根据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，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，因此在其他条件一定时，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。

(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，所以有其中x₃为待确定参数。

此时接触热导可以表示为：