高温超导直接冷却的氮化铝与无氧铜接触界面热阻的实验研究

氮化铝(AlN)具有高热导性、高电绝缘性,是超导二元电流引线热截流结构中常用的材料之一。根据稳态导热法建立低温真空实验装置,实验研究了超导冷却系统热截流结构中,界面温度和接触压力对AlN块材与无氧铜(OFHC-Cu)块材间接触界面热阻的影响。在实验温度(90K-210K)和压力(0.273MPa-0.985MPa)条件下,AlN/OFHC-Cu接触界面热阻随接触压力的提高而降低,而当界面温度上升时界面热阻由于热载子热运动的强化而降低,温度较高时,接触界面热阻随压力变化的速率趋缓。低温下AlN/OFHC-Cu间的接触界面热阻是直接冷却超导系统的设计和超导系统的热稳定性方面必需解决的问题。     

国产金属箔式应变片在低温和强磁场下工作特性的研究

HT- 7U超导模型线圈实验中 ,研究了国产金属箔式应变片在低温和强磁场下的工作特性 ;测量了应变片从室温液氮温度液氦温度的输出示应变曲线 ,以及磁场强度从 0 T- 4T时应变片的输出示应变曲线。实验测得 ,对所选用的应变片 ,从室温降至液氮温度 (77.4K)的热输出为 - 3 6 4 7με,降至液氦温度 (4.2 K)的热输出为 - 3 999με,磁场从 0 T升至 4T的输出示应变为2 3 5με。     

聚双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(PTS )的热学性质

应用光声效应研究了聚双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(PTS)在175—225K范围内的热学性质随温度的变化关系。发现比热C_3和热导K的积C_3·K在200K附近有一尖锐的峰,第一次由热学性质确定该处存在一个二阶相变。同时通过实验结果分析得到热导K在该温区内存在与温度成正比的反常行为,并对此作了分析。     

氧掺杂La2CuO4的热导

实验研究了氧掺杂的La2CuO4样品从330K经过慢速冷却和快速冷却后其热导率随温度的变化关系,测量温区为77－300K,在120K以下,两种情况下测得的热导率都随温度的升高而降低。热导率值相同,在120K附近达到极小,120K以上热导率随温度的升高而升高。但经过慢速冷却过程测得的热导值明显低于经过快速冷却过程测得的热导值,分析认为这与两种情况下样品中不同的无序磁散射有关。     

用分形理论研究低温条件下Al-Al界面间的接触导热现象

界面形貌是固体界面间接触导热的最主要影响因素 ,传统的形貌表征参数与仪器的分辨率和取样长度密切相关 ,因而基于这些参数的常规接触导热模型显然是尺度相关的。分形网络模型利用粗糙表面处处连续却不可微的分形特征 ,采用与尺度无关的分形参数 ,揭示了接触导热的本质 ,为准确预测接触热导开辟了一条新的途径。实验测定了粗糙表面的分形参数和低温条件下 Al50 52 - Al50 52界面间的接触热导 ,将接触热导的实验值与分形网络模型的预测结果进行了比较 ,并就接触热导与压力、分形参数和温度之间的关系进行了分析 ,指出分形网络模型的预测精度与分形参数相关联。     

获得1K级低温及其热分析

本文报道由液氦(~4Hc)获得1K级低温的减压降温装置技术及其热分析.实验结果已达到1.17 K.测量了实验杜瓦的轴向温度分布.已用于超流氦温度下复合材料导热系数的实验研究和氦λ点温度以下温度计的标定.     

聚双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(PTS)的热学性质

应用光声效应研究了聚双(对甲苯磺酸)-2,4-己二炔-1,6-二醇酯(PTS)在175—225K范围内的热学性质随温度的变化关系。发现比热C₃和热导K的积C₃·K在200K附近有一尖锐的峰,第一次由热学性质确定该处存在一个二阶相变。同时通过实验结果分析得到热导K在该温区内存在与温度成正比的反常行为,并对此作了分析。 关键词：     

采用中子衍射实验解析PbS的原子间力常数

使用日本原子能研究开发机构里设置的高分解能粉末中子衍射装置,在15 K和294 K温度下对Pb S进行了中子衍射实验.在15 K和294 K温度里观察到了明显的振动形状的热漫散射.所观察到的漫散射强度可由原子间热振动相关效应的影响来解释.在294 K下从原子间相关效应和德拜-劳厄因子的温度参数中获得了Pb S相邻原子间的力常数.     

采用中子衍射实验解析PbS的原子间力常数

使用日本原子能研究开发机构里设置的高分解能粉末中子衍射装置, 在 15 K 和 294 K 温度下对 PbS 进行了中子衍射实验。在 15 K 和 294 K 温度里观察到了明显的振动形状的热漫散射。 所观察到的漫散射强度可由原子间热振动相关效应的影响来解释。在 294 K 下从原子间相关效应和德拜—劳厄因子的温度参数中获得了 PbS 相邻原子间的力常数。     

小型传导冷却低温系统热分析与实验研究

传导冷却型低温系统中,各结构组件间的热平衡过程是以固体间热传导的形式向制冷机实现热量传递。由于各冷却部件降温条件的差异,会导致系统内部温度分布不均匀,影响被测样品性能测量,需对系统结构开展热分析与实验研究。借助ANSYS软件,建立了小型低温系统三维模型并进行了热分析,结果显示,预期系统最低温度为2.38 K,冷屏最大温差不超过1.0 K,样品台最大温差不超过0.1 K。同时,采用一套2.2 W@4.2 K双级制冷机作为冷源,完成了低温系统降温与精准控温实验。实验结果表明,冷屏误差不超过1.5 K,样品台误差不超过0.01 K,与模拟分析结果吻合良好,满足系统要求,验证了传导冷却低温系统热分析方法的准确性以及实验装置测温的可靠性,为类似装置的热分析及其设计提供了参考。     

玻璃钢低温下导热及接触热阻的实验研究

利用稳态法测试了固体复合材料在不同温度下的导热系数及复合材料与铜之间的接触热租。在90K~300K的温度范围内,固体复合材料导热系数随温度的提高而增大,而当温度上升时,接触热阻降低,温度大于100K时,热阻变化较小。     

基于铅铟合金线的SFQ多芯片超导互连方法研究

用基于铅铟合金线的引线键合(WB)工艺对单磁通量子(SFQ)多芯片的超导互连方法进行了研究,将铅含量75%,铟含量25%的铅铟合金线制备成WB线材,用超声楔形焊工艺成功实现SFQ芯片I/O接口焊盘的超导互连.拉力测试表明室温下铅铟合金线键合强度与同线径金线相当,优于同线径铝线;用开尔文四端法测量了铅铟合金线互连的多级超导转变温度以及线材与超导芯片之间的接触电阻,结果表明该铅铟合金线的超导转变温度为6.63 K,当温度降低至6.63 K或更低时,铅铟合金线的线阻以及线材与SFQ芯片I/O接口焊盘的接触电阻为0,实现了超导互连;并通过热冲击实验验证该WB结构具有优异的热稳定性.     

固-固接触热传导的声子传递系数

声子传递系数是影响低温接触界面热传导的重要因素,文中对中间低温(20K~200K)接触传导模型的声子传递系数进行了讨论,分析了接触界面温差、弹性镜面传递和散射传递下的声子传递系数;还讨论了热流方向对声子传递系数的影响;指出了声失配理论预测值与实验值间存在差别的可能原因。该讨论对分析接触热传导有一定意义。     

G-M制冷机辐射屏温度随动控制

该文提出低温与超导系统温度控制新方法 -基于泛逻辑代数的温度随动控制。这是一种以低温实验为基础 ,依据概念和专家知识的泛逻辑控制 ,控制特性用一组泛逻辑代数方程描述 ,从而可以有效解决 G- M制冷机辐射屏温度的随动控制问题。该系统可应用于低温界面热阻实验和超导材料热物性测试等。温度随动控温范围为 4 0 K- 15 0 K,精度优于3K。这对低温与超导技术等有重要意义     

微结构接触界面热阻

微纳米结构的接触热传输是热电转换、超导冷却、集成芯片散热等高技术领域面临并必须着力解决的技术问题,它区别于宏观热传输,具有为尺度依赖效应和多个微观特征量。文中从微结构接触热传输阻力角度出发,探讨了接触热阻及界面热阻区别,阐释了微尺度的特征量,接触界面热阻实验及理论研究方法、实验参数的测量,接触热阻及界面热阻的材料选择。通过接触界面热阻这些方面的研究,为研究接触界面热阻研究提供了较全面的参考。     

空间相机接触热阻的计算

为了解决空间相机接触热阻难以确定的问题,从接触面传导和辐射换热的角度考虑,给出了其接触热阻的计算方法。根据空间相机的材料、加工、装配及其特殊运行环境,得到一个合理的接触系数范围。以空间相机的正视相机为例,对其结构进行合理的简化,利用I-DEAS/TMG热分析模块建立有限元模型,仿真计算了低温稳态平衡工况,考查了热阻波动对温度分布的影响。正视相机热分析计算结果和热环境模拟试验数据较为吻合,最大偏差为0.45℃。研究结果表明,该接触热阻计算方法合理,可以预测太空环境中干接触的精密加工表面间的接触热阻。     

ESTIMATION OF THERMAL CONTACT CONDUCTANCE DURING RESISTANCE SPOT WELDING

This article describes an experimental procedure conducted to estimate and investigate the transient thermal contact conductance (or thermal contact resistance) between the electrodes and workpieces during resistance spot welding. A fine thermal metrology was developed to collect thermal histories near the welding region. Indeed, the electrode tip was instrumented with several interior microthermocouples for measuring the transient temperature response during the welding process. A simple mathematical model, using an inverse heat transfer method, was built for the estimation of the transient heat transfer coefficient from interior transient temperature measurements. A simple resistance welding case of two steel sheets was investigated. The initial transient values of thermal contact conductance were found to be in agreement with those observed in the dry copper–steel solid contact case. At the end of the process, the transient heat transfer coefficient reaches a high value corresponding to the best heat transfer phenomenon at the interface during the welding process. When the metal is melted, the contact quality increases due to the high-applied electrode force. Higher electrode force and heating temperatures produce lower thermal contact resistance. The results obtained show the capabilities and the power of the coupled thermal metrology and transient inverse technique developed to investigate thermal history of resistance spot welding.     

考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径.     

Characterization of thermal transport across single-point contact between micro-wires

A contact transient electrothermal technique (CTET) is developed to characterize the thermal transport between one-dimensional conductive and nonconductive microscale wires that are in point contact. This technique is a significant advance from the transient electrothermal method that is used to characterize the thermophysical properties of individual one-dimensional micro-wires. A steady-state analytical solution and a transient numerical solution are used to independently determine the value for the thermal contact resistance between the wires at the contact point. The CTET technique is applied to measurement of the thermal contact resistance between crossed Pt wires (25.4 μm diameter) and the thermal contact resistance between a glass fiber (8.9 μm diameter) in contact with a Pt wire (25.4 μm diameter). For Pt wire contact, the thermal contact resistance increases from 8.94×10⁴ to 7.05×10⁵ K/W when the heating current changes from 20 to 50 mA. For the Pt/glass fiber contact, the thermal contact resistance is much larger (2.83×10⁶ K/W), mainly due to the smaller area at the contact point.