[发明专利]一种可高精度测量小热导率材料的界面接触热阻的装置

权利要求书

1.一种可高精度测量小热导率材料的界面接触热阻的装置，其特征在于：包括隔离罩(1)、保温箱体(2)、通气口(101)、台面板(607)、试件部分、加热系统、冷却系统和加压系统；

所述隔离罩(1)内放置测试装置主体，隔离罩(1)的上、下对角位置各设1个通气口(101)，通过通气口(101)对隔离罩(1)抽真空或置换实验气体环境，进行不同气体环境下的实验；

所述台面板(607)安装在隔离罩(1)内靠近底部；

所述保温箱体(2)位于台面板(607)上方，包括保温底座(201)、保温底座盖(202)和保温耳室(203)；所述保温底座(201)与保温底座盖(202)构成矩形密闭承压金属盒，金属盒内设有支撑保温底座盖(202)受载荷的承压柱，金属盒内其余空间填满气凝胶隔热毡，试件部分位于保温底座盖(202)上，保温耳室(203)为两个半圆形金属丝架，位于温底座盖(202)上；

所述试件部分包括热端试件(301)和冷端试件(302)；所述热端试件(301)为圆心所在轴线镂空出一个小半圆柱体卡槽后的半圆柱实体；冷端试件(302)为半圆柱壳体，冷端试件(302)与热端试件(301)的长度相等，冷端试件(302)内径与热端试件(301)的外径相等，冷端试件(302)包裹在热端试件(301)上，两个保温耳室(203)位于试件部分两端的半圆端面处；

所述加热系统包括硅碳棒(401)；所述硅碳棒(401)安装在保温底座盖(202)上；

所述冷却系统包括矩形冷却通道(505)；冷却系统部分安装在隔离罩(1)外部，位于隔离罩(1)内的部分为矩形冷却通道(505)，并位于保温箱体(2)和台面板(607)之间；

所述加压系统包括控制部分和多根绝热加压杆(601)组成的加压部分，加压部分位于隔离罩(1)内，与冷端试件(302)的外曲面连接。

2.根据权利要求1所述的一种可高精度测量小热导率材料的界面接触热阻的装置，其特征在于：所述保温底座盖(202)上设有内置硅碳棒(401)的贯通卡槽(204)和试件定位卡槽(205)；保温底座盖(202)将绝热加压杆(601)加载到试件部分上的载荷传递给矩形冷却通道(501)和台面板(607)，对硅碳棒(401)起到保护作用，使硅碳棒(401)在任何实验载荷工况下都无受压破损的风险；贯通卡槽(204)的轴线与保温底座盖(202)上表面持平，卡槽的内径等于加热所用硅碳棒(401)的直径；定位卡槽(205)可使试件放到保温底座盖(202)上时试件的轴线与贯通卡槽(204)的轴线重合；

所述保温耳室(203)内径与冷端试件(302)外径相等，保温耳室(203)与试件部分的端面之间填充多层气凝胶隔热毡，两个保温耳室(203)之间由多根金属丝连接，紧固连接金属丝使隔热毡紧贴试件部分半圆端面。

3.根据权利要求1所述的一种可高精度测量小热导率材料的界面接触热阻的装置，其特征在于：所述试件部分还包括热电偶(303)和温度采集系统(304)；冷端试件(302)的内曲面与热端试件(301)的外曲面的结合面为所需测试接触热阻的接触界面；热端试件(301)的材料热导率和冷端试件(302)的材料热导率可相同，也可互不相同；热端试件(301)的外曲面表面粗糙度和冷端试件(302)的内曲面表面粗糙度可相同，也可互不相同；热电偶(303)一端连接在冷端试件(302)和热端试件(301)上，另一端与温度采集系统(304)连接；热电偶(303)测点合理布置在接触界面附近试件的不同轴向深度、不同径向深度处上；根据试件同一径向深度不同轴向深度处测得的温度，可选定热流沿试件的径向方向呈一维传递的测温区域，该区域内各测点的最大温差不超过1℃；选定的测温区域所对应的试件接合面面积即为测量接触热阻所需的接触界面面积；根据在选定的测温区域测得试件的不同径向深度处的温度，由一维导热法可求得热端试件(301)和冷端试件(302)间的接触热阻。

4.根据权利要求1所述的一种可高精度测量小热导率材料的界面接触热阻的装置，其特征在于：所述加热系统还包括温控箱(402)；硅碳棒(401)安装在保温底座盖(202)上的贯通卡槽(204)内；硅碳棒(401)和温控箱(402)连接，通过温控箱(402)调节硅碳棒(401)的加热功率，可做不同温度工况下的实验。