液态金属老化的固固界面接触热阻研究
发布时间：2021-06-23 04:44
随着航运业的迅猛发展,船舶自动化、电气化程度不断加深,使得船上的电气设备,大功率照明设备,动力设备的功率越来越高,热流密度越来越大,有效热管理的压力就变得越来越大,而界面热阻的存在是电子元器件热量散失的主要瓶颈。在船舶余热回收方面,船舶热电转换装置迅速发展,热电转换装置的整体效率也与界面传热息息相关。因此,强化界面传热对提高船舶众多系统的可靠性稳定性及工作效率具有至关重要的作用。本文围绕液态金属作为热界面材料,测量了其在初始状态及老化后的导热系数和界面热阻;研究了接触面粗糙度对试样界面接触热阻的影响;建立了液态金属与固体表面之间界面热阻随老化时间变化的预测模型。.界面接触热阻与液态金属老化关系实验中,选用了液态金属Ga625In21.5Sn16及掺铜粉液态金属Ga625In21.5Sn16作为热界面材料进行实验研究。实验结果显示:在初始状态下,液态金属的导热系数为37.707W/（m,K）,掺7.5%铜粉的液态金属导热系数为38.774W/（m·K）。经老化后最终稳定的液态金属导热系数为22 W/（m ·K）,掺7.5%铜粉的液态金属导热系数为9 W/（m ·K）。表面粗糙度对LMA老...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１接触热阻图示??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ??２??
图２．２掺铜粉液态金属的制备过程??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｃｏｐｐｅｒ－ｄｏｐｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｍｅｔａｌ??掺铜粉液态金属的制备过程如图２．２所示，首先将直径为７－９＾ｍ的铜颗粒与??液态金属按比例加入到容器内，然后用磁力搅拌器搅拌一小时使两者混合充分。??最后开启真空泵使夸器内部压力维持在ＩＰａ左右进行驱气处理。利用上述方法制??备出铜颗粒质量分数分别为２．５ｗｔ％，５．０ｗｔ％，?７．５ｗｔ％，?ｌＯ．Ｏｗｔ％，?１２．５ｗｔ％的掺??铜粉液态金属。??２．?２．?３?Ｇｕ－ＬＭＡ－Ｇｕ三层结构试样制备??Ｃｕ－ＬＭＡ－Ｃｕ三层结构试样的制备过程如图２．３所示，首先将液态金属滴在??铜表面上，如图（ａ）所示，此时可以明显发现液态金属并不润湿铜表面。然后??１２??
?的测量试样的导热性能，实验中测试的温度选择为７０°Ｃ。??激光导热仪的内部结构如图２．４所示，激光源、试样和红外检测器的布置位??置如图所示。在测试过程中，位于仪器下部的激光源会发射出强激光脉冲，经与??水平面成４５°平面镜的反射照射试样的下表面。由于试样的表面均匀地喷涂上??石墨，所以激光脉冲的能量会被试样全部吸收，并作为热端将能量以一维热传导??方式向冷端（上表面）传播。使用红外检测器连续测量试样上表面中心部位的温??升情况，得到如下图２．５所示的温度（检测信号）升高与时间关系的曲线。??［Ｈｉ??—４－?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｌ?１??－Ｆｕｒｒｉａｃｅ??網——＿??＿?ＩＩＩ?ＪＭｆ?—???Ｆｕｒｎａｃｅ?ｈｏｔｓ？??／ｆ?ｆｔ??／?／?｜｜?ＨＯ
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED光源在船舶照明上的应用[J]. 董蕾. 造船技术. 2016(03)
[2]新型铜颗粒填充的液态金属热界面材料导热性能实验研究[J]. 李根,纪玉龙,孙玉清,马鸿斌,邢丰,刘艳年. 西安交通大学学报. 2016(09)
[3]热界面材料热导率和接触热阻的测试[J]. 袁超,段斌,李岚,罗小兵. 化工学报. 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]含有热界面材料的界面热阻模型[J]. 袁超,付星,罗小兵. 工程热物理学报. 2013(04)
[6]接触热阻和接触电阻对热电器件效率的影响[J]. 蔡永华,李鹏,翟鹏程,肖金生,张清杰. 武汉理工大学学报. 2009(23)
[7]接触热阻对异步电动机定子温度场影响分析[J]. 王艳武,杨立,孙丰瑞. 微特电机. 2009(02)
博士论文
[1]液态金属及碳纳米管强化界面传热研究[D]. 李根.大连海事大学 2016
[2]电子设备接触界面强化传热特性研究[D]. 张平.南京理工大学 2013
本文编号：3244258
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１接触热阻图示??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ??２??
图２．２掺铜粉液态金属的制备过程??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｃｏｐｐｅｒ－ｄｏｐｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｍｅｔａｌ??掺铜粉液态金属的制备过程如图２．２所示，首先将直径为７－９＾ｍ的铜颗粒与??液态金属按比例加入到容器内，然后用磁力搅拌器搅拌一小时使两者混合充分。??最后开启真空泵使夸器内部压力维持在ＩＰａ左右进行驱气处理。利用上述方法制??备出铜颗粒质量分数分别为２．５ｗｔ％，５．０ｗｔ％，?７．５ｗｔ％，?ｌＯ．Ｏｗｔ％，?１２．５ｗｔ％的掺??铜粉液态金属。??２．?２．?３?Ｇｕ－ＬＭＡ－Ｇｕ三层结构试样制备??Ｃｕ－ＬＭＡ－Ｃｕ三层结构试样的制备过程如图２．３所示，首先将液态金属滴在??铜表面上，如图（ａ）所示，此时可以明显发现液态金属并不润湿铜表面。然后??１２??
?的测量试样的导热性能，实验中测试的温度选择为７０°Ｃ。??激光导热仪的内部结构如图２．４所示，激光源、试样和红外检测器的布置位??置如图所示。在测试过程中，位于仪器下部的激光源会发射出强激光脉冲，经与??水平面成４５°平面镜的反射照射试样的下表面。由于试样的表面均匀地喷涂上??石墨，所以激光脉冲的能量会被试样全部吸收，并作为热端将能量以一维热传导??方式向冷端（上表面）传播。使用红外检测器连续测量试样上表面中心部位的温??升情况，得到如下图２．５所示的温度（检测信号）升高与时间关系的曲线。??［Ｈｉ??—４－?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??Ｌ?１??－Ｆｕｒｒｉａｃｅ??網——＿??＿?ＩＩＩ?ＪＭｆ?—???Ｆｕｒｎａｃｅ?ｈｏｔｓ？??／ｆ?ｆｔ??／?／?｜｜?ＨＯ
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED光源在船舶照明上的应用[J]. 董蕾. 造船技术. 2016(03)
[2]新型铜颗粒填充的液态金属热界面材料导热性能实验研究[J]. 李根,纪玉龙,孙玉清,马鸿斌,邢丰,刘艳年. 西安交通大学学报. 2016(09)
[3]热界面材料热导率和接触热阻的测试[J]. 袁超,段斌,李岚,罗小兵. 化工学报. 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]含有热界面材料的界面热阻模型[J]. 袁超,付星,罗小兵. 工程热物理学报. 2013(04)
[6]接触热阻和接触电阻对热电器件效率的影响[J]. 蔡永华,李鹏,翟鹏程,肖金生,张清杰. 武汉理工大学学报. 2009(23)
[7]接触热阻对异步电动机定子温度场影响分析[J]. 王艳武,杨立,孙丰瑞. 微特电机. 2009(02)
博士论文
[1]液态金属及碳纳米管强化界面传热研究[D]. 李根.大连海事大学 2016
[2]电子设备接触界面强化传热特性研究[D]. 张平.南京理工大学 2013
本文编号：3244258
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