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申请/专利权人:桂林电子科技大学
摘要:本发明公开一种通电下薄膜材料热膨胀系数的测试装置及测试方法,包括控温加热炉、底座、固定石英管、活动石英管、活动推杆、自平衡机构、位移传感器、计算机以及用于夹持薄膜材料试样两端的下活动夹具和上活动夹具,电源、第一铜丝、薄膜材料试样和第二铜丝形成电回路,用计算机和控温加热炉在一定的温度范围进行测试,计算机用于显示薄膜材料试样的应变‑温度曲线,通过计算曲线线型段的斜率即可获得其热膨胀系数。本发明可实现对薄膜材料在电流作用下的热膨胀系数进行测量,弥补了现有技术只能在非电场环境下测量薄膜材料热膨胀系数的不足,因此具有一定的工程和科学意义,应用前景广泛,测试装置简单,测试方法易实现。
主权项:1.一种通电下薄膜材料热膨胀系数的测试装置,包括控温加热炉、底座、固定石英管、活动石英管、活动推杆、自平衡机构、位移传感器和计算机,所述控温加热炉安装在所述底座上,所述固定石英管的下端安装在底座上,且固定石英管位于控温加热炉内,固定石英管的上端设有上活动夹具;所述自平衡机构安装在底座上,活动推杆的下端与自平衡机构连接或者接触配合,所述活动石英管的下端设有连接杆,连接杆与活动推杆的上端连接,活动石英管的上端设有下活动夹具;上活动夹具位于下活动夹具的上方,上活动夹具和下活动夹具分别用于夹持薄膜材料试样的上下两端,自平衡机构用于对夹持的薄膜材料试样施加预加载力;所述位移传感器安装在底座上,位移传感器的探测端与活动推杆的一侧连接;所述控温加热炉设有热电偶控温装置,热电偶控温装置用于对控温加热炉的炉膛进行加热;热电偶控温装置和位移传感器均与所述计算机电性连接,计算机用于采集并储存热电偶控温装置的测量温度和位移传感器的位移数据,计算机还用于显示夹持薄膜材料试样的应变-温度曲线;其特征在于:还包括电源、第一铜丝和第二铜丝;所述电源布置在控温加热炉上,或者电源布置在控温加热炉外;所述第一铜丝的一端与电源的正极负极连接,第一铜丝的另一端穿过控温加热炉的厚壁布置在上活动夹具侧;所述第二铜丝的一端与电源的负极正极连接,第二铜丝的另一端穿过控温加热炉的厚壁布置在下活动夹具侧;当下活动夹具和上活动夹具分别夹持薄膜材料试样的两端后,第一铜丝的另一端与第二铜丝的另一端分别与薄膜材料试样的两端连接,电源、第一铜丝、薄膜材料试样和第二铜丝形成电回路;通电下薄膜材料热膨胀系数的测试方法,使用如上所述的通电下薄膜材料热膨胀系数的测试装置,包括如下步骤:S1:薄膜材料试样采用导电材料,薄膜材料试样呈条形且表面平整;薄膜材料选用高纯度无氧铜薄膜和高纯度无氧镍薄膜;S2:将薄膜材料试样的两端分别通过上活动夹具和下活动夹具夹持;S3:将第一铜丝的远电源一端与薄膜材料试样靠上活动夹具的一端连接,第二铜丝的远电源一端与薄膜材料试样靠下活动夹具的另一端连接,使电源、第一铜丝、薄膜材料试样和第二铜丝形成电回路;S4:通过自平衡机构对薄膜材料试样施加一预加载力,预加载力的范围为0-1.2N;S5:启动电源和计算机,计算机通过热电偶控温装置控制控温加热炉的炉膛温度,热电偶控温装置将炉膛温度实时传递给计算机,位移传感器将位移数据实时传递给计算机;测试温度范围为25°C~200°C,温度加载速率为10°Cmin,薄膜材料采用5×103Acm2的电流密度进行通电;S6:计算机通过获得的实时位移数据和测量温度,显示出薄膜材料试样的应变-温度曲线;取应变-温度曲线的线型段,计算出线型段的斜率即为薄膜材料试样的热膨胀系数;高纯度无氧铜薄膜的热膨胀系数TECCu1=2.03×10-5°C,高纯度无氧镍薄膜的热膨胀系数TECNi1=2.34×10-5°C。
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