自润滑活塞环导热特性研究

针对自润滑活塞环的摩擦热失效问题,通过建立二元填充体系导热系数计算有限元模型,研究了18组不同配方填充材料对自润滑活塞环导热系数的影响。研究结果表明复合材料导热系数与填料相含量成正比;填充颗粒形状及取向对复合材料导热系数影响较大,沿热流方向的颗粒特征长度越大,复合材料导热系数就越高。     

降低固-固界面接触热阻研究

接触热阻是影响固-固界面之间传热的重要因素,文中研究了界面压力、接触面粗糙度、接触面平面度和在固-固界面添加导热介质等方式对固-固界面接触热阻的影响。研究显示在低压力水平和四角加压的方式下,降低接触面粗糙度和在接触面之间填充导热介质可以有效降低固-固界面的接触热阻。     

改性AlN/BN导热填料对玻璃纤维增强丁苯树脂复合材料性能的影响

采用KH570硅烷偶联剂在无水条件下对AlN和BN进行改性处理,并作为导热填料填充至玻璃纤维增强丁苯树脂复合材料中,研究了不同导热填料对复合材料吸水率、导热性能、介电性能和力学性能的影响。结果表明：2种导热填料的填充均会提高复合材料的吸水率,但相比于未改性填料,改性填料的填充对复合材料吸水率的提升幅度很小;随着改性AlN填充量的增加,复合材料的介电常数和介电损耗明显增加,介电性能下降,弯曲强度先增加后降低;随着改性BN填充量的增加,复合材料的介电常数增加,介电损耗降低,弯曲强度增大;2种改性导热填料均能提高复合材料的导热性能,与单组分填充相比,改性AlN和改性BN混杂填充对复合材料导热系数的提升作用更强。     

气凝胶初级粒子导热系数的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟融化-淬火工艺制备非晶态SiO2材料和SiO2气凝胶初级粒子单元。基于非平衡分子动力学(Non-equilibrium molecular dynamics,NEMD)理论计算体态材料和初级粒子单元的导热系数,计算过程考虑了冷热源引起的尺度效应。结果表明,计算得到的体态材料导热系数与文献计算结果吻合良好。对于初级粒子单元,在粒径2～6 nm范围内,粒子直径使得粒子单元导热系数出现了尺度效应,但是影响相对较小。粒子间界面直径对粒子单元导热系数影响很大,当粒子直径为3 nm时,界面直径从0.89 nm增加到2.49 nm,粒子单元导热系数增大了171.61%,粒子界面处的温度阶跃,表明存在明显的界面热阻效应;且界面直径越小,界面热阻越大。     

增强体颗粒失效对SiCp/Al复合材料屈服强度的影响

采用Eshelby等效夹杂理论,分析SiCp/Al复合材料受载时作用在SiC颗粒上的应力.假设SiC颗粒失效符合Weibull统计分布,在综合考虑复合材料各种强化机制的基础上,引入颗粒失效对材料屈服强度的影响,建立SiCp/Al复合材料的屈服强度模型.结果表明,该模型预测的屈服强度与相应的实验结果吻合较好.同时模型显示在屈服状态下,颗粒直径较小时,复合材料的颗粒失效以界面脱粘为主,而随着粒度的增大,颗粒的断裂分数迅速增大,颗粒失效则转变为由颗粒断裂和界面脱粘共同控制.     

SiO2包裹纳米Cu粒子/环氧树脂复合材料及其在芯片封装领域的应用

为提高微电子封装材料的散热性能并保留其良好的电绝缘性能,以环氧树脂为基体,二氧化硅包裹纳米铜粒子(SiO2-Cu)为填料,采用机械混炼法制备了芯片封装用SiO2-Cu环氧树脂复合材料。采用SEM和TEM研究了SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中的分散情况;研究了填料对复合材料导热系数、热膨胀系数(CTE)和力学性能的影响。结果表明:SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中分散性良好;复合材料的导热系数随SiO2-Cu纳米粒子填充量的增加而增大,填充量(体积分数)超过25%时导热系数开始下降,SiO2-Cu纳米粒子适宜用量为总体积的25%;随着填料的增加,复合材料的CTE减小;当SiO2-Cu纳米粒子填充量为25%时,用于芯片封装材料时具有良好的抗冲击性能和较长的电迁移失效时间。     

SiCp/Al复合材料切削过程的颗粒损伤研究

SiCp/Al复合材料动态去除过程中极易发生颗粒损伤,为避免或利用复合材料切削加工过程中的颗粒损伤现象,优化SiCp/Al复合材料切削加工,深入研究了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤现象及其对切削加工的影响。首先,通过位错塞积理论和切屑根部微观观察,揭示了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤机理,发现位错塞积引起的应力集中是导致界面脱粘的主因,颗粒断裂主要是由集中应力、刀刃挤压颗粒、局部颗粒聚集挤压以及颗粒连成网状结构引起;然后,基于考虑颗粒影响的动态本构模型、Eshelby等效夹杂理论、Weibull统计分布和刀刃-颗粒接触分析,建立了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤度模型,并借助图像处理技术验证了模型的有效性;最后,根据颗粒损伤度预测结果,分析了颗粒损伤度对SiCp/Al复合材料切削加工的影响。结果显示,颗粒损伤度增大,会使切屑锯齿化程度增强,并严重降低已加工表面质量;颗粒损伤会显著影响颗粒强化效应,导致切削力随颗粒含量增大先升后降、随颗粒尺寸增大而降低。     

聚合物基复合材料导热性能的预测模型

通过研究填料的含量和几何形状等因素对聚合物基复合材料导热率的影响规律,建立了三相复合材料导热率的理论模型,模型预测值与文献试验结果吻合较好。基于此模型分析了填料的体积分数、导热率以及填料和基体间的相对导热率等因素对复合材料导热率的影响,认为填料相的导热率对复合材料导热率的影响大于基体相。     

技术文摘专栏

分别采用可膨胀石墨、粉碎后的可膨胀石墨和膨胀石墨制备石墨／NR导热复合材料,研究石墨品种和用量对复合材料性能的影响。结果表明,随着石墨用量的增大,填充可膨胀石墨、粉碎后的可膨胀石墨和膨胀石墨复合材料的物理性能均有不同程度下降,填充膨胀石墨复合材料的热导率增大,     

固态组件和冷板间的接触热阻实验研究

为了维护的方便,电子设备固态组件与冷板之间的连接一般不采用焊接的方式,而是采用螺钉连接、锁紧机构压紧等形式。文中对采用4个M2.5螺钉进行连接以及采用锲形块锁紧机构进行连接两种情况的接触热阻进行了对比实验研究,并研究了相同锁紧形式下,在连接界面添加不同界面材料(导热硅脂、铟箔和导热衬垫)时的接触热阻,以及不同热流密度情况下的接触热阻。结果表明:锁紧机构连接的接触热阻小于螺钉连接的情况;添加界面材料后接触热阻变小;界面材料中,添加导热硅脂时的接触热阻最小,而铟箔最大。     

立式数控机床主轴热态精度检测

利用电容式位移传感器和电阻式温度传感器对立式数控机床主轴进行高精度测量,试验获取主轴端径向和轴向热位移,以及主轴系统热敏感位置的温升。对于机械式主轴,主轴前后轴承和减速器因高速滚动摩擦发热,使得主轴的发热量很大,造成的热变形会严重影响机床的加工精度。对于结构稳定、技术成熟的数控机床,提高数控机床的热态精度最有效的措施是改进机床的主轴润滑方式或者对主轴轴承进行强制冷却。     

导热衬垫在印制板组件上的应用研究

随着电子产品集成化程度的提高,功率器件及大规模集成电路的散热问题越来越突出。在设计电子产品时,常常利用导热硅脂来帮助实现发热器件和散热板间有效的热传导,从而起到热量散放的作用。文中对所选型的数种导热衬垫与导热硅脂进行了性能对比测定,通过热阻性能试验、耐溶剂试验、三防漆涂覆试验、耐低温性能试验等试验方法对其性能进行了判定,并分析了在印制板组件上用导热衬垫代替常用的导热硅脂材料的可行性。     

基于MEMS技术的微型热导检测器的研制

文中采用MEMS技术加工研制了一种新型热导检测器,这种微型热导检测器采用电阻率高、电阻温度系数大的Pt热敏电阻,利用MEMS技术将Pt薄膜沉积在Pyrex 7740玻璃上并通过剥离技术获得热敏电阻,而气体通道以及热导池是通过深刻蚀在硅片上刻蚀得到,热导池的体积为0.4 μL.这种热导检测器具有灵敏度高,不受气流影响,不易氧化等特点,适用各种混合气体分离检测.     

货车车轮制动热疲劳数值仿真分析

热疲劳损伤是车轮的一种主要失效形式,建立了踏面制动的热-结构耦合瞬态非轴对称三维有限元模型及其相关的边界条件,模拟了拖曳制动工况和紧急制动工况的温度动态特性,对制动热负荷产生的热应力引起的热疲劳问题进行了数值模拟.     

二氧化碳探测仪的热控系统

根据二氧化碳探测仪所处的空间环境、结构特点和工作模式,采用被动热控和主动热控相结合的方法设计了它的热控系统。首先,介绍了探测仪结构及内热源,同时分析了探测仪的外热流,从而得到了热控任务难点。然后,对探测仪的各个部分进行了热设计,采用被动热控与主动热控相结合的方式进行了热隔离、热疏导和热补偿;根据探测仪所处的空间环境和采取的热控措施利用TMG软件进行了热分析。仿真分析结果表明,光学系统主体框架的温度为13.3~21.7℃,满足了设计要求。最后,通过真空条件下的热平衡试验对热设计进行了试验验证,试验结果显示光学系统主体框架的温度为13.0~20.3℃,试验值与计算值基本一致,满足热控指标要求。得到的数据表明提出的热设计方案合理可行。     

空间机电产品热设计

本文从热传递原理入手,通过分析空间环境热平衡条件,介绍了空间机电产品热设计的一些主要方法,包括被动热控技术和主动热控技术。最后以空间机器人为例介绍了该产品热设计的一些原则和方法。     

电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及最新进展

随着电子技术的迅猛发展,电子设备过热问题愈显突出。文中阐述了电子设备冷却设计的常用手段及其最新的进展情况。     

Thermal imaging of composites

Active thermal imaging techniques and their applications to composite materials are reviewed. The techniques included are transient thermography, scanning thermal microscopy and scanning thermal probe microscopy. The factors that affect the images produced by both pulsed and periodic forms of active heating are considered. For pulsed heating, experimental and numerical modelling results for carbon fibre-reinforced plastic are used to show how the resolution of subsurface features depends on their size and depth and on the anisotropy in thermal materials properties common in such composites. For periodic heating, thermal wave characteristics are introduced to show how the resolution of subsurface features also depends on modulation frequency and focal spot radius. Examples are given of the applications of scanning thermal microscopy and scanning thermal probe microscopy that illustrate the potential of these techniques for the imaging of composite materials.     

温度、热量与热变形的关系及计算方法研究

通过分析热变形与热量之间的关系 ,提出利用平均线膨胀系数 ,将较复杂温度分布 (如移动持续热源形成的温度分布 )情况下工件热变形量的计算简化为热量含量相同且温度均布状态下工件热变形量的计算方法 ,并给出了计算实例     

机床主轴热设计研究综述

机床的热态性能已成为影响高速机床工作性能的最重要的因素之一。主轴是机床的关键功能部件,其热态特性在很大程度上决定了机床的切削速度和加工精度,是影响机床精度提升的最重要因素。因此,在主轴的设计阶段减少机床热误差的影响,对于提高机床的热态特性十分重要。在过去的近一个世纪时间中,国内外众多学者针对主轴热设计方法开展了研究探索,基于热设计的过程可以分成三部分内容:热态特性分析方法,热设计与优化方法和热态特性试验方法。先通过主轴热态特性(如温度场分布、热变形、热平衡时间等)建模与分析获取必要的参数,然后以此为基础开展主轴结构设计优化、材料设计优化和冷却系统设计等热设计措施,获得较佳的主轴热态特性,最后通过热态特性试验来校验分析和设计优化的结果,整个过程循环直至达到满意结果为止。本文以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容的国内外典型研究现状、主要研究内容和所存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。