本实验旨在利用热循环试验箱模拟金属材料在电子设备散热片等应用中的热循环过程，通过精确控制温度范围（- 20℃至 100℃），深入研究金属材料在反复加热和冷却过程中的热膨胀、热疲劳等关键性能。获取金属材料在不同热循环条件下的性能变化数据，为其在电子设备散热及其他相关领域的合理应用、材料优化以及产品设计提供坚实的科学依据与技术支撑。
热循环试验箱：型号为 [具体型号]，具备温度控制系统，可在 - 20℃至 100℃范围内进行快速升温和降温操作，能够精确设定温度变化速率、循环次数以及保持时间等参数，并且箱内温度均匀性控制在 ±2℃以内，有效保证实验条件的一致性和准确性。
高精度热膨胀仪：用于实时测量金属材料在热循环过程中的热膨胀量，测量精度可达 ±0.1μm，能够精确捕捉材料热膨胀性能的微小变化，为分析热膨胀系数提供可靠数据。
金相显微镜：型号 [具体型号]，可对金属材料热循环前后的微观组织结构进行观察和分析，研究热循环对材料晶粒形态、晶界结构以及相组成等微观特征的影响，从而深入探究热疲劳损伤机制。
万能材料试验机：能够对金属材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，在热循环实验前后分别对材料进行力学性能检测，对比分析热循环对材料强度、韧性等力学性能指标的影响，大加载力为 [X] kN，力值精度为 ±0.5%。
实验金属材料：选取多种具有代表性的金属材料，包括铝合金（如 6061 铝合金）、铜合金（如黄铜 H62）以及纯铜等，每种材料制备成标准尺寸的试样。对于热膨胀和金相观察试样，形状为圆柱体，直径 10mm，长度 50mm；用于万能材料试验机测试的试样按照相关标准制备成哑铃状，标距长度为 25mm，直径为 5mm。
辅助材料：
热循环参数设置：
温度范围设定为 - 20℃至 100℃，以模拟电子设备散热片在实际工作中可能遇到的低温环境和高温工作环境。
升温速率设定为 10℃/ 分钟，降温速率设定为 8℃/ 分钟，这样的速率既能反映实际应用中的热变化情况，又能在合理的实验时间内完成多次循环。
每个温度点的保持时间为 15 分钟，使金属材料在高温和低温状态下能够充分达到热平衡，确保热应力的均匀分布和稳定。
热循环次数设定为 500 次，通过足够数量的循环来观察金属材料的性能变化趋势，为材料的长期可靠性评估提供依据。
数据采集设置：
试样制备与安装
将金属材料试样使用线切割加工成标准尺寸，然后使用砂纸对试样表面进行打磨，从 400# 砂纸逐步打磨至 1200# 砂纸，使试样表面粗糙度达到 Ra0.8 - Ra1.6μm，以保证表面光洁度和实验结果的准确性。
在试样的中心位置钻孔，深度为 3mm，用于安装热电偶。将热电偶插入孔中，并使用导热硅脂填充热电偶与孔壁之间的间隙，确保热电偶与试样紧密接触，能够准确测量试样温度。
将安装好热电偶的试样放置在热循环试验箱内的试样架上，确保试样放置平稳且互不接触，使热循环过程中的热量能够均匀传递到试样各个部位。
实验前检测
热循环实验操作
实验后分析
热循环实验结束后，将试样从试验箱中取出，冷却至室温。再次使用万能材料试验机对试样进行力学性能测试，对比热循环前后材料的力学性能指标变化，分析热循环对材料强度、韧性等性能的影响规律。
使用金相显微镜对热循环后的试样微观组织结构进行观察和分析，与初始微观结构进行对比，研究热循环过程中材料晶粒的长大、变形、晶界滑移以及相转变等情况，探讨热疲劳损伤的微观机制。
根据热膨胀仪采集的数据，计算金属材料在不同温度区间的热膨胀系数，分析热循环对热膨胀系数的影响，评估材料在热循环过程中的尺寸稳定性。
实验人员在操作热循环试验箱和相关测试设备时，应严格遵守操作规程，佩戴防护手套、护目镜等个人防护装备，防止烫伤、冻伤以及设备故障造成的意外伤害。
在安装热电偶时，要确保热电偶的位置准确且固定牢固，避免在热循环过程中因热电偶松动而导致温度测量误差。同时，要定期对热电偶进行校准，校准周期为每 3 个月一次，使用标准温度计进行比对校准，确保温度测量的准确性。
热循环试验箱在使用前应进行预热或预冷处理，使其内部温度均匀性达到要求后再开始实验。在实验过程中，要保持实验室环境的温度稳定，避免环境温度波动对试验箱温度控制产生干扰。
实验过程中，应定期对实验设备进行维护和保养，如检查热循环试验箱的制冷系统、加热系统、通风系统以及数据采集系统的运行状况，及时清理设备内部的灰尘和杂物，确保设备始终处于良好的工作状态，保证实验数据的可靠性。
标签：高温炉高温烤箱高温老化试验箱
在线留言
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论