液態(tài)金屬老化的固固界面接觸熱阻研究
發(fā)布時間：2021-06-23 04:44
隨著航運業(yè)的迅猛發(fā)展,船舶自動化、電氣化程度不斷加深,使得船上的電氣設備,大功率照明設備,動力設備的功率越來越高,熱流密度越來越大,有效熱管理的壓力就變得越來越大,而界面熱阻的存在是電子元器件熱量散失的主要瓶頸。在船舶余熱回收方面,船舶熱電轉換裝置迅速發(fā)展,熱電轉換裝置的整體效率也與界面?zhèn)鳠嵯⑾⑾嚓P。因此,強化界面?zhèn)鳠釋μ岣叽氨姸嘞到y(tǒng)的可靠性穩(wěn)定性及工作效率具有至關重要的作用。本文圍繞液態(tài)金屬作為熱界面材料,測量了其在初始狀態(tài)及老化后的導熱系數和界面熱阻;研究了接觸面粗糙度對試樣界面接觸熱阻的影響;建立了液態(tài)金屬與固體表面之間界面熱阻隨老化時間變化的預測模型。.界面接觸熱阻與液態(tài)金屬老化關系實驗中,選用了液態(tài)金屬Ga625In21.5Sn16及摻銅粉液態(tài)金屬Ga625In21.5Sn16作為熱界面材料進行實驗研究。實驗結果顯示:在初始狀態(tài)下,液態(tài)金屬的導熱系數為37.707W/（m,K）,摻7.5%銅粉的液態(tài)金屬導熱系數為38.774W/（m·K）。經老化后最終穩(wěn)定的液態(tài)金屬導熱系數為22 W/（m ·K）,摻7.5%銅粉的液態(tài)金屬導熱系數為9 W/（m ·K）。表面粗糙度對LMA老...
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１接觸熱阻圖示??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ??２??
圖２．２摻銅粉液態(tài)金屬的制備過程??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｃｏｐｐｅｒ－ｄｏｐｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｍｅｔａｌ??摻銅粉液態(tài)金屬的制備過程如圖２．２所示，首先將直徑為７－９＾ｍ的銅顆粒與??液態(tài)金屬按比例加入到容器內，然后用磁力攪拌器攪拌一小時使兩者混合充分。??最后開啟真空泵使夸器內部壓力維持在ＩＰａ左右進行驅氣處理。利用上述方法制??備出銅顆粒質量分數分別為２．５ｗｔ％，５．０ｗｔ％，?７．５ｗｔ％，?ｌＯ．Ｏｗｔ％，?１２．５ｗｔ％的摻??銅粉液態(tài)金屬。??２．?２．?３?Ｇｕ－ＬＭＡ－Ｇｕ三層結構試樣制備??Ｃｕ－ＬＭＡ－Ｃｕ三層結構試樣的制備過程如圖２．３所示，首先將液態(tài)金屬滴在??銅表面上，如圖（ａ）所示，此時可以明顯發(fā)現液態(tài)金屬并不潤濕銅表面。然后??１２??
?的測量試樣的導熱性能，實驗中測試的溫度選擇為７０°Ｃ。??激光導熱儀的內部結構如圖２．４所示，激光源、試樣和紅外檢測器的布置位??置如圖所示。在測試過程中，位于儀器下部的激光源會發(fā)射出強激光脈沖，經與??水平面成４５°平面鏡的反射照射試樣的下表面。由于試樣的表面均勻地噴涂上??石墨，所以激光脈沖的能量會被試樣全部吸收，并作為熱端將能量以一維熱傳導??方式向冷端（上表面）傳播。使用紅外檢測器連續(xù)測量試樣上表面中心部位的溫??升情況，得到如下圖２．５所示的溫度（檢測信號）升高與時間關系的曲線。??［Ｈｉ??—４－?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｌ?１??－Ｆｕｒｒｉａｃｅ??網——＿??＿?ＩＩＩ?ＪＭｆ?—???Ｆｕｒｎａｃｅ?ｈｏｔｓ？??／ｆ?ｆｔ??／?／?｜｜?ＨＯ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]LED光源在船舶照明上的應用[J]. 董蕾. 造船技術. 2016(03)
[2]新型銅顆粒填充的液態(tài)金屬熱界面材料導熱性能實驗研究[J]. 李根,紀玉龍,孫玉清,馬鴻斌,邢豐,劉艷年. 西安交通大學學報. 2016(09)
[3]熱界面材料熱導率和接觸熱阻的測試[J]. 袁超,段斌,李嵐,羅小兵. 化工學報. 2015(S1)
[4]Thermal Performance of Low-Melting-Temperature Alloy Thermal Interface Materials[J]. E.Yang,Hongyan Guo,Jingdong Guo,Jianku Shang,Mingguang Wang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(02)
[5]含有熱界面材料的界面熱阻模型[J]. 袁超,付星,羅小兵. 工程熱物理學報. 2013(04)
[6]接觸熱阻和接觸電阻對熱電器件效率的影響[J]. 蔡永華,李鵬,翟鵬程,肖金生,張清杰. 武漢理工大學學報. 2009(23)
[7]接觸熱阻對異步電動機定子溫度場影響分析[J]. 王艷武,楊立,孫豐瑞. 微特電機. 2009(02)
博士論文
[1]液態(tài)金屬及碳納米管強化界面?zhèn)鳠嵫芯縖D]. 李根.大連海事大學 2016
[2]電子設備接觸界面強化傳熱特性研究[D]. 張平.南京理工大學 2013
本文編號：3244258
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１接觸熱阻圖示??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ??２??
圖２．２摻銅粉液態(tài)金屬的制備過程??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｃｏｐｐｅｒ－ｄｏｐｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｍｅｔａｌ??摻銅粉液態(tài)金屬的制備過程如圖２．２所示，首先將直徑為７－９＾ｍ的銅顆粒與??液態(tài)金屬按比例加入到容器內，然后用磁力攪拌器攪拌一小時使兩者混合充分。??最后開啟真空泵使夸器內部壓力維持在ＩＰａ左右進行驅氣處理。利用上述方法制??備出銅顆粒質量分數分別為２．５ｗｔ％，５．０ｗｔ％，?７．５ｗｔ％，?ｌＯ．Ｏｗｔ％，?１２．５ｗｔ％的摻??銅粉液態(tài)金屬。??２．?２．?３?Ｇｕ－ＬＭＡ－Ｇｕ三層結構試樣制備??Ｃｕ－ＬＭＡ－Ｃｕ三層結構試樣的制備過程如圖２．３所示，首先將液態(tài)金屬滴在??銅表面上，如圖（ａ）所示，此時可以明顯發(fā)現液態(tài)金屬并不潤濕銅表面。然后??１２??
?的測量試樣的導熱性能，實驗中測試的溫度選擇為７０°Ｃ。??激光導熱儀的內部結構如圖２．４所示，激光源、試樣和紅外檢測器的布置位??置如圖所示。在測試過程中，位于儀器下部的激光源會發(fā)射出強激光脈沖，經與??水平面成４５°平面鏡的反射照射試樣的下表面。由于試樣的表面均勻地噴涂上??石墨，所以激光脈沖的能量會被試樣全部吸收，并作為熱端將能量以一維熱傳導??方式向冷端（上表面）傳播。使用紅外檢測器連續(xù)測量試樣上表面中心部位的溫??升情況，得到如下圖２．５所示的溫度（檢測信號）升高與時間關系的曲線。??［Ｈｉ??—４－?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｌ?１??－Ｆｕｒｒｉａｃｅ??網——＿??＿?ＩＩＩ?ＪＭｆ?—???Ｆｕｒｎａｃｅ?ｈｏｔｓ？??／ｆ?ｆｔ??／?／?｜｜?ＨＯ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]LED光源在船舶照明上的應用[J]. 董蕾. 造船技術. 2016(03)
[2]新型銅顆粒填充的液態(tài)金屬熱界面材料導熱性能實驗研究[J]. 李根,紀玉龍,孫玉清,馬鴻斌,邢豐,劉艷年. 西安交通大學學報. 2016(09)
[3]熱界面材料熱導率和接觸熱阻的測試[J]. 袁超,段斌,李嵐,羅小兵. 化工學報. 2015(S1)
[4]Thermal Performance of Low-Melting-Temperature Alloy Thermal Interface Materials[J]. E.Yang,Hongyan Guo,Jingdong Guo,Jianku Shang,Mingguang Wang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(02)
[5]含有熱界面材料的界面熱阻模型[J]. 袁超,付星,羅小兵. 工程熱物理學報. 2013(04)
[6]接觸熱阻和接觸電阻對熱電器件效率的影響[J]. 蔡永華,李鵬,翟鵬程,肖金生,張清杰. 武漢理工大學學報. 2009(23)
[7]接觸熱阻對異步電動機定子溫度場影響分析[J]. 王艷武,楊立,孫豐瑞. 微特電機. 2009(02)
博士論文
[1]液態(tài)金屬及碳納米管強化界面?zhèn)鳠嵫芯縖D]. 李根.大連海事大學 2016
[2]電子設備接觸界面強化傳熱特性研究[D]. 張平.南京理工大學 2013
本文編號：3244258
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