基于应变片法的低温条件下热膨胀特征参数的测量方法与装置

研究目的：为了满足低温系统的材料选择和结构设计对于材料热膨胀特征参数的需求,研发低温条件下精确、快速、方便操作、低成本的热膨胀特征参数测量方法和系统装置。创新要点：完成了卡玛合金箔应变片在77-293K低温温区敏感系数的修正,保证了基于应变片技术的低温条件材料热膨胀特征参数测量的精度;所研制装置合理的热设计和等速率式温度控制模式使得材料热膨胀特征参数在77-293K温区的测量可在14小时内快速完成。研究方法：针对77-293K温区,基于应变片测量方法,研制了采用比例-积分-微分（PID）温控系统的固体材料热膨胀特征参数测量装置（见图2和3）。通过将304不锈钢的测量数据与美国国家标准与技术研究院（NIST）公布数据进行比较,完成了卡玛合金箔应变片存77-293K低温温区的敏感系数修正（见图7和8）。采用修正后的敏感系数进行无氧铜线性收缩率测量,并与NIST公布数据比较（见图9和表2）,验证了该装置在77-293K低温温区的测量精度。重要结论：获得了77-293K低温温区卡玛合金箔应变片敏感系数的修正结果;基于修正敏感系数的应变片法测量装置,采用0．3K／min的等速率式温度控制模式,可实现77-293K低温温区固体材料热膨胀特征参数的精确、快速测量。     

V_2O_3与Te、PPS复合物的制备及其电性异常研究

用固态反应法和低温焙烧法制备(V_(1-x)Tex)_2O_3与PPS复合材料,在77～400K温区内测量其电阻率和介电常数与温度关系。结果表明,在Te与PPS同时存在的条件下,除了160K附近的反铁磁绝缘-顺磁金属转变之外,发现了在210K附近的电性异常,用偶极矩浓度讨论了所得的结果.     

Te对Bi0.85Sb0.15低温热电性能的影响

采用机械合金化法在553K、6Gp下压制30分钟获得Bi_(0.85)Sb_(0.15) x%Te(其中,x=0.1、0.2、0.5、1和2)的纳米晶热电材料,并对Bi_(0.85)Sb_(0.15) x%Te材料的热电性能进行了研究。通过对样品的X-ray衍射实验分析,证实已形成了单相合金。在80-300K温区测量了样品的Seebeck系数、热导率和电导率,并计算出材料的优质参数。结果表明:Bi_(0.85)Sb_(0.15) x%Te材料在80-300K温区表现出金属特征。Bi_(0.85)Sb_(0.15) 0.1%Te样品的电导率要比Bi_(0.85)Sb_(0.15)样品电导率高2-3倍,而Seebeck系数绝对值比Bi_(0.85)Sb_(1.15)样品减少了近80%。表明掺入Te可以提高Bi_(0.85)Sb_(0.15)纳米晶粉末材料的电导率。     

基于ATmega32单片机的材料热传导系数检测仪研制

针对实验室现有材料热传导系数测量仪测量精度低,操作性、可视性、人机交互性能差等缺点,研制了一种基于ATmega32单片机为核心处理器,采用DS18B20集成温度传感器对温度信号采集,通过PID算法稳定控制加热盘温度,实现自动数据采集和处理,实时显示温度曲线、良好人机界面功能的材料热传导系数检测仪.介绍了该系统的硬件和软件设计,并通过测量验证了检测仪装置可靠,数据直观准确,精度高,测量时间短,测量方法简单,完全能够满足科研测试和教学实验的要求.     

采用Gd2O2S回热填料的带预冷4K斯特林型高频脉管制冷机性能研究

研究目的：研究新型磁性回热填料Gd2O2S对液氦温区高频脉管制冷机多级回热器损失特性的影响。 创新要点：确定了不同回热填料以及运行参数（频率、平均压力）下液氦温区多级脉管制冷机的制冷温度和各级预冷量,进一步明确了4K高频回热损失机理。 研究方法：采用理论研究与实验验证相结合的方法,基于一台两级G-M型低频脉管制冷机预冷的单极斯特林型高频脉管制冷机,研究多级回热器在高频以及4K温区下的损失特性。选取新型回热填料Gd2O2S替代部分回热填料HoCu2,比较回热器采用两种填料时在不吲运行频率及平均压力下的冷端制冷温度（图10）、各级预冷量和预冷温度（图1112）。 重要结论：采用孔隙率较小的新型磁性回热填料Gd2O2S可显著改善第一级回热器内压力波与质量流的相位关系,从而减小该级回热损失。减小平均压力可以降低制冷机无负荷制冷温度并减小第二级预冷量,但制冷工质氦的体积比热容会急剧增大,从而使低温级回热器的换热对频率非常敏感。此外,频率对高温级回热器的回热特性影响不明显。该方法可以为三级斯特林型4K多级脉管制冷机提供设计依据。