基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及超導(dǎo)材料測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)已有的文獻調(diào)研可知，截止目前，國內(nèi)外接觸熱阻的測量大都是通過測量樣品和熱流計的溫度推導(dǎo)出接觸熱阻。主要測試系統(tǒng)有，徐烈等在低溫工程1999年第4期發(fā)表的《雙熱流發(fā)測定低溫真空下固體界面的接觸熱阻》；饒榮水在工業(yè)加熱2003年第2期發(fā)表的《固體表面之間接觸熱阻的辨識研宄》；V.V.Rao等在Measurement Scienceand Technology.2004 年第 15 期上發(fā)表的《Instrumentat1n to measure thermalcontact resistance》；侯衛(wèi)國，張衛(wèi)方等.接觸熱阻測試方法及測試設(shè)備.授權(quán)號:ZL201010229963.0。以前的實驗設(shè)備大都存在如下問題，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度不高，由于施力裝置的引入破壞了測試系統(tǒng)的真空度，最為嚴重的問題在于，測試溫區(qū)主要是集中在液氮77K以上，同時，不能測試接觸面間在動態(tài)加載響應(yīng)時的接觸熱阻。
[0003]近年來，固體與接觸固體之間的接觸熱阻問題一直是傳熱學(xué)界所重點關(guān)注的問題之一，直接關(guān)系到固體與接觸固體結(jié)構(gòu)的功能性設(shè)計。特別是對于工作在低溫、真空環(huán)境或微重力環(huán)境下的固-固接觸器件，由于對流換熱機制作用很小，甚至沒有作用，熱傳導(dǎo)與熱輻射成為這類器件之間熱交換的主要方式。因此，如何有效的預(yù)測固體與接觸固體之間的接觸熱阻，不論是從國家需求還是科學(xué)前沿都具有重要的意義。
[0004]超磁致伸縮材料是智能材料的一種，其最鮮明的特征是在低溫下，特別是液氦溫區(qū)具有大的磁滯伸縮量。據(jù)文獻報道，單晶的TbDy合金在77K磁滯伸縮應(yīng)變?yōu)?300ppm，10K溫度下可達8800ppm，4.2K溫度環(huán)境中可產(chǎn)生接近9000ppm的磁滯伸縮應(yīng)變。因此，超磁滯伸縮材料在制作低溫制動器、低溫閥門及低溫定位器等有良好的應(yīng)用價值。
[0005]在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度低和適用范圍小等缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、集成度高和適用范圍廣的優(yōu)點。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置，包括用于提供真空環(huán)境的制冷系統(tǒng)，安裝在所述制冷系統(tǒng)上方、且用于在制冷系統(tǒng)提供的真空環(huán)境中測試試件在靜、動態(tài)加載響應(yīng)時接觸面間的接觸熱阻的測試系統(tǒng)，以及分別與所述制冷系統(tǒng)和測試系統(tǒng)連接、且用于實時采集制冷系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)并基于試驗數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)目標對實驗過程進行控制的控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)。
[0008]進一步地，所述測試系統(tǒng)，包括真空容器，豎直對稱設(shè)置在所述真空容器內(nèi)部的一對螺桿，水平可拆卸式安裝在所述一對螺桿頂部之間的定位板，自上向下依次配合安裝在所述一對螺桿和定位桿構(gòu)成的空間內(nèi)的力傳感器、上部加熱及支撐組件、試件和下部加熱及支撐組件，以及設(shè)置位于所述一對螺桿和定位桿構(gòu)成的空間內(nèi)、且豎向安裝在試件的一側(cè)的熱電偶；
[0009]所述一對螺桿的底部，與制冷系統(tǒng)可拆卸式連接；所述力傳感器和熱電偶，分別與控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)連接。
[0010]進一步地，所述測試系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述一對螺桿和定位桿構(gòu)成的空間內(nèi)的防輻射屏。
[0011]進一步地，所述上部加熱及支撐組件，包括依次安裝在所述力傳感器和試件之間的上加熱絲、上支撐塊和上熱流計；所述上支撐塊具體為圓柱體，加熱絲繞于其上；
[0012]和/ 或，
[0013]所述下部加熱及支撐組件，包括自上向下依次安裝在所述試件下方的下熱流計、超磁致伸縮棒材、下支撐塊和下加熱絲，安裝在所述超磁致伸縮棒材遠離熱電偶一側(cè)的環(huán)形高溫超導(dǎo)帶材線圈，安裝在所述超磁致伸縮棒材靠近熱電偶一側(cè)的溫度傳感器，以及分別安裝在所述環(huán)形高溫超導(dǎo)帶材線圈遠離超磁致伸縮棒材的一側(cè)和環(huán)形高溫超導(dǎo)帶材線圈遠離超磁致伸縮棒材的一側(cè)的一對環(huán)形常導(dǎo)體線圈；所述熱電偶的一端與上加熱絲連接、另一端與溫度傳感器連接；
[0014]和/ 或，
[0015]所述試件，包括依次安裝在所述上熱流計和下熱流計之間的上試件和下試件。
[0016]進一步地，所述制冷系統(tǒng)，包括配合安裝在所述測試系統(tǒng)下方的制冷機構(gòu)，安裝在所述制冷機構(gòu)遠離控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)一側(cè)的分子泵，安裝在所述分子泵遠離制冷機構(gòu)一側(cè)的渦旋泵，以及配合安裝在所述分子泵與渦旋泵之間的波紋管。
[0017]進一步地，所述制冷機構(gòu)，包括底座，安裝在所述底座下方的GM制冷機，以及，安裝在所述底座上方、且自下向上依次安裝在所述GM制冷機與測試系統(tǒng)之間的GM制冷機二級冷頭和GM制冷機一級冷頭。
[0018]進一步地，所述制冷機構(gòu)，還包括分別與所述GM制冷機一級冷頭和GM制冷機二級冷頭配合設(shè)置的第一殼體與第二殼體，以及自上向下依次穿過第一殼體和第二殼體、并分別與所述測試系統(tǒng)和控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)連接的二流引線；
[0019]所述第一殼體與第二殼體之間，通過配合設(shè)置的第一密封螺栓和第一密封圈密封安裝；在所述第一殼體遠離分子泵的一側(cè)設(shè)有引線輸出端，在引線輸出端安裝有密封引線接頭，所述二流引線穿過密封引線接頭連接至控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)；第二殼體與底座之間，通過配合設(shè)置的第二密封螺栓和第二密封圈密封安裝；所述第二殼體靠近分子泵一側(cè)的輸出端與分子泵配合安裝。
[0020]進一步地，所述控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)，包括分別與所述測試系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)連接的力顯示器、溫度顯示器、勵磁電源和加熱電源，以及通過RS232通信線路分別與所述力顯示器、溫度顯示器、勵磁電源和加熱電源連接的電腦。
[0021]進一步地，在所述內(nèi)部的環(huán)形高溫超導(dǎo)帶材線圈與環(huán)形常導(dǎo)體線圈的連接線之間，還設(shè)有切換開關(guān)。
[0022]本實用新型各實施例的基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置，由于包括用于提供真空環(huán)境的制冷系統(tǒng)，安裝在制冷系統(tǒng)上方、且用于在制冷系統(tǒng)提供的真空環(huán)境中測試試件在靜、動態(tài)加載響應(yīng)時接觸面間的接觸熱阻的測試系統(tǒng)，以及分別與制冷系統(tǒng)和測試系統(tǒng)連接、且用于實時采集制冷系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)并基于試驗數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)目標對實驗過程進行控制的控制、監(jiān)視及測試系統(tǒng)；可以測試接觸面間在動態(tài)加載響應(yīng)時的接觸熱阻；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度低和適用范圍小的缺陷，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、集成度高和適用范圍廣的優(yōu)點。
[0023]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。
[0024]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0025]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0026]圖1為本實用新型基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實用新型基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置中測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本實用新型基于超磁滯伸縮智能材料的固體界面接觸熱阻測試裝置中制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]結(jié)合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下:
[0030]1-力傳感器；2_上加熱絲；3_上支撐塊；4_上熱流計；5_上試件；6_下試