[发明专利]具有稳定加热系统的接触热阻测试设备

权利要求书

1.具有稳定加热系统的接触热阻测试设备，其特征在于：包括承载-加载系统、加热系统、冷却系统；

所述承载-加载系统包括承载部分与加载部分；承载部分与加载部分间由上至下依次设置有冷却系统、试样与加热系统；其中，加热系统安装在承载部分上，为具有炉腔的炉台；炉台具有底部台座侧壁，顶部由顶板密封；其中，底部台座的外侧周向为非主承力部位；底部台座上表面为直接承力部位；底部台座中除非主承力部位与直接承力部位外的其余部位为非直接承力部位；顶板为易磨损部位；非主承力部位与非直接承力部位均采用高温莫来石砖；直接承力部位与易磨损部位均采用高铝砖；

承载-加载系统中承载部分包括支杆、顶板与底板；其中，顶板和底板上下水平设置，通过轴向均设的四根支杆相连；且顶板上下位置可调；上述顶板结合压力传感器与力传导杆共同构成加载系统；压力传感器一端固定安装在顶板下表面；压力传感器另一端固定安装力传导杆；力传导杆的力传导端与试样冷端接触；通过调节顶板上下位置，实现对试样施加的应力调节；

上述炉腔内设置有试样加热器，由试样加热器用来使炉腔内部形成高温环境；试样加热器内设置有热传导装置，将炉腔内热量由一维的形式传递传递至炉台上表面安装的试样；冷却系统设置于试样的轴向位置，为试样的冷端进行冷却；试样的冷端通过加载系统的力传导杆施加应力，应力大小由压力传感器采集；所述试样轴向上设计有测试点，测试点处的温度有热电偶采集；

上述试样热端安装于加热系统上，加热系统固定安装在底板上，包括炉台、试样加热器与热传导装置；其中，炉台整体采用高温莫来石砖块和高铝砖块堆砌而成，具有堆砌而成的底部台座、底部台座上表面外缘周向上堆砌的侧壁，炉台顶部通过搭接的顶板密封，进而在底部台座、侧壁与顶板间形成炉腔，用来安装试样加热器与热传导装置，其中，底部台座的外侧周向为非主承力部位；底部台座上表面，即底部台座中上层砖块中除与侧壁相接的砖块外其余砖块，作为直接承力部位；底部台座中除非主承力部位与直接承力部位外的其余部位为非直接承力部位；顶板为易磨损部位；非主承力部位与非直接承力部位均采用隔热性能优异但不耐高应力的高温莫来石砖；而直接承力部位与易磨损部位均采用隔热效果差但耐高应力的高铝砖；试样加热器为圆筒形，竖直设置，顶面与底面分别与炉台的顶板与底部台座上表面接触；试样加热器中的加热丝与试样加热器外壁上设计的螺旋形凹槽配合安装，在试样加热器外壁上呈螺旋形缠绕；加热丝与外部的可控硅调压器和安全开关相连，可控硅调压器用来调节加热丝两端的电压；

所述热传导装置为实心柱体，采用石墨材料；

试样加热器采用无底面的陶瓷筒，外壁上设计有螺旋形凹槽安装加热丝，螺旋凹槽内均匀开有与试样加热器内腔相通的通孔。

2.如权利要求1所述具有稳定加热系统的接触热阻测试设备，其特征在于：所述冷却系统采用具有中心通孔的环形冷水箱，螺纹套接在力传导杆上，上下位置可调。

3.如权利要求1所述具有稳定加热系统的接触热阻测试设备，其特征在于：在采用单热流计法与双热流计法进行接触热阻测试时，每段试样上至少设置有3个测试点；每个试样上的测试点中最上方测试点与最下方测试点分别与试样上下端面的距离相等为l₁，同时两个距离l₁之和等于相邻两个测试点的间距。

4.如权利要求1所述具有稳定加热系统的接触热阻测试设备，其特征在于：在采用单热流计法与双热流计法进行接触热阻测试时，相邻试样的接触界面处均匀涂覆高温胶以隔绝氧气。

5.应用权利要求1所述具有稳定加热系统的接触热阻测试设备进行接触热阻测试的方法，其特征在于：采用单热流计法或双热流计法，通过下述步骤实现：

步骤1：试样的安装；

将试样固定安装在炉台上表面；同时通过承载-加载系统中加载部分向试样施加应力；并在试样上的测试点处安装热电偶，且将热电偶的尾线连接数据采集系统；

步骤2：对试样加热和加载应力，采集测试点温度；

通过开启试样加热器对试样加热，待试样温度达到稳定，由数据采集系统采集各测试点处的温度；

步骤3：计算试样中相邻的两个试样接触界面处的平均温度；

步骤4：将平均温度作为理论传导温度，对相邻的两个试样接触界面进行温度补偿，保证相邻的两个试样的接触界面处保持在理论传导温度；

步骤5：通过外推温度梯度确定相邻的两个试样接触面处的温度降；

步骤6：确定试样的轴向热流密度；

步骤7：根据步骤5与步骤6确定的两个测试试样接触面处的温度降与试样的轴向热流密度，计算两个测试试样接触界面的接触热导和接触热阻。