专利名称：上下恒温参数辨识法测热界面材料性能的制作方法
技术领域：
本发明属于测试技术领域，具体涉及ー种接触热阻测试方法及设备，适用于对常用材料的界面接触热阻的测试，尤其适用于对热界面材料的性能测试。
背景技术：
接触热阻是ー个受材料物性、机械特性、表面形貌、接触压力、温度、间隙材料等众多因素影响的參数。根据实验热流是否稳定，一般把接触热阻测量方法分为瞬态法和稳态法。瞬态法也是ー种常用的接触热阻实验测量方法，其主要包括激光光热测量法、热成像法、“ flash”闪光法、激光光声法等，其中激光光热测量法又包含调制光热法和热扫描法，调制光热法又有光热幅值法、光热相位法和脉冲法之分。虽然各种瞬态法虽宜于快速测量且可測量小到纳米数量级的薄膜，但其测量过程易受各种因素影响，且公式推导相对复杂，测量精度也较难保证。因此，界面接触热阻测量方法最常用的是稳态法在两接触样品上維持 一定的温差，测量两样品轴向上的温度值，再由傅里叶定律外推至接触界面处从而得到界面上的温差；热流量可由热流量计测量或由样品材料的热导率和温度梯度计算得到，从而R= I T1-T2 I /Q0稳态接触热阻测试方法多是和美国国家标准ASTMD5470-06的测试标准设备相类似，但多有文献指出由于温度测量的不确定性误差和热损失误差很难保证对界面接触热阻有足够高的測量精度。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种上下恒温參数辨识法测热界面材料接触热阻，在保证热流量精度的前提下可极高精度的测得热界面材料的接触热阻和有效当量导热系数。实现本发明目的的技术解决方案为上下恒温參数辨识法测热界面材料性能，其特征在于如下步骤第一歩,测试标准材料热流量计的准备。加工出两个标准材料的热流量计，将热流量计竖直同轴夹装在两加热制冷套之间，在两加热制冷套上设置有应カ加载装置，所述的热流量计上设置有温度传感器，温度传感器与数据采集系统连接，用于测试试样的轴向温度；热流量计上测试点之间的位置满足如下关系以两个热流量计轴向方向上的接触界面截面位置为对称面，两个热流量计上的测试点位置完全对称，每个热流量计上的相邻两个测试点之间的轴向距离相等，每个热流量计从下端面到上端面之间设置n个测试点，测试点之间的距离为dx ；第二步，两热流量计接触界面之间放置热界面材料，加载压应力，正向对热流量计加热对两个热流量计轴向的其中的一端加热，另一端冷却，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括各热流量计上n个测试点的測量温度Tm，i=l，......n,n为热流量计上测试点数目并按对称面对称，j=l，2分别表示两不同的热流量计；第三歩，测试点測量温度的修正；在做好充分的绝热条件下，对热流量计的两端同时设定ー个恒定温度，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括热流量计上n个测试点的測量温度Tlj，i=l,......n, n为热流量计上测试点数目；对第二步中所采集的n个测试点的温度测量范围根据精度需要进行上述的多恒定温度点重复进行热流量计上n个测试点的測量温度采集，并把热流量计上各个测试点的測量温度与所设定的恒定温度进行參数辨识分析，进行线性拟合或多元拟合成相关函数；第四步，接触热阻R的计算；把第三步中相关函数对步骤ニ中采集的各个测试点的測量温度进行求解，得到一修正温度，i=l，......n, n为热流量计上测试点数目； 进而在忽略热流损失的情况下，可较高精度的计算得到热流量计的接触热阻R ；第五步，热界面材料厚度L測量，热界面材料的当量导热系数的计算；通过在两热流量计接触界面位置布置的原位測量系统的參考点位置变化测得热界面材料的厚度L，计算表观接触热阻Ra为Ra = AXR，其中A为接触面积，从而当量有效导热系数krff为
权利要求
1.上下恒温參数辨识法测热界面材料性能，其特征在于如下步骤 第一歩，测试标准材料热流量计的准备。
加工出两个标准材料的热流量计，将热流量计竖直同轴夹装在两个加热制冷套之间，在两个加热制冷套上设置有应カ加载装置，所述的热流量计上设置有温度传感器，温度传感器与数据采集系统连接，用于测试试样的轴向温度； 热流量计上测试点之间的位置满足如下关系以两个热流量计轴向方向上的接触界面截面位置为对称面，两个热流量计上的测试点位置完全对称，每个热流量计上的相邻两个测试点之间的轴向距离相等，每个热流量计从下端面到上端面之间设置n个测试点，测试点之间的距离为dx ； 第二步，两热流量计接触界面之间放置热界面材料，加载压应力，正向对热流量计加执； 对两个热流量计轴向的其中的一端加热，另一端冷却，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括各热流量计上n个测试点的測量温度1^_，i=l,......n，n为热流量计上测试点数目并按对称面对称，j=l，2分别表示两不同的热流量计； 第三步，测试点測量温度的修正； 在做好充分的绝热条件下，对热流量计的两端同时设定ー个恒定温度，试样温度达到稳定后开始采集测试温度；所述的测试温度包括热流量计上n个测试点的測量温度ち，i=l，......n, n为热流量计上测试点数目； 对第二步中所采集的n个测试点的温度测量范围根据精度需要进行上述的多恒定温度点重复进行热流量计上n个测试点的測量温度采集，并把热流量计上各个测试点的測量温度与所设定的恒定温度进行參数辨识分析，进行线性拟合或多元拟合成相关函数；第四步，接触热阻R的计算； 把第三步中相关函数对步骤ニ中采集的各个测试点的測量温度进行求解，得到一修正温度t ，i=l，......n, n为热流量计上测试点数目； 进而在忽略热流损失的情况下，可较高精度的计算得到热流量计的接触热阻R ； 第五步，热界面材料厚度L測量，热界面材料的当量导热系数的计算； 通过在两热流量计接触界面位置布置的原位測量系统的參考点位置变化测得热界面材料的厚度L，计算表观接触热阻Ra为Ra = AXR，其中A为接触面积，从而当量有效导热系数k6ff为
2.根据权利要求I所述的上下恒温參数辨识法测热界面材料性能，其特征在于热流量计为圆柱体或长方体。
3.根据权利要求I所述的上下恒温參数辨识法测热界面材料性能，其特征在于在正反双向测试时对接触界面温度IV1 '、!；_/和Ts_2'、Ts_2 "的计算也可采用最小平方法进行线性拟合求解或反问题方法求解。
4.根据权利要求I所述的上下恒温參数辨识法测热界面材料性能，其特征在于在两个热流量计的接触界面位置装有原位測量系统。
全文摘要
本发明公开了一种上下恒温参数辨识法测热界面材料性能的方法，包括以下步骤第一步，测试标准材料热流量计的准备；第二步，两热流量计接触界面之间放置热界面材料，加载压应力，正向对热流量计加热；第三步，测试点测量温度的修正；第四步，接触热阻R的计算；第五步，热界面材料厚度L测量，热界面材料的当量导热系数的计算。本方法采用上下恒温参数辨识修正的对称测试结构进行测量可基本消去由于各温度传感器与热流量计的接触热阻不同或是温度不完全是线性的等原因引起的温度测量的不一致性误差，进而在保证热流量精度的前提下可极高精度的测得热界面材料的性能。
文档编号G01N25/20GK102830134SQ20121027877
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者宣益民, 张平, 李强, 徐德好 申请人:南京理工大学