Glidcop材料性能測試與SSRF熱緩釋部件熱結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、上海同步輻射裝置(SSRF)是一臺高性能的第三代光源，其區(qū)別于第一、二代光源的最主要的特征之一就是具有極高的輻射功率和極高的功率密度，每平方毫米可達(dá)幾十瓦至幾百瓦。裝置中介于儲存環(huán)和光束線之間的前端區(qū)具有限制同步輻射光出口尺寸、保護(hù)儲存環(huán)真空環(huán)境、吸收高熱負(fù)載、保護(hù)下游光學(xué)元件等重要作用。第三代同步輻射裝置高總功率和高密度的熱負(fù)載給前端區(qū)擋光元件的設(shè)計帶來了許多困難。為了降低光束作用在擋光器上的功率密度，擋光器通常采用掠入射結(jié)構(gòu)，使受光

2、面與入射同步輻射光成一小夾角，增大受光面積，并沿光軸方向在擋光器內(nèi)部開槽，用水冷卻，并選用導(dǎo)熱性能較好的材料制造擋光器。 擋光元件在設(shè)計時除了需要考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度外，還需要考慮在頻繁阻擋同步輻射時帶來的熱機(jī)械疲勞問題。由于高溫低周循環(huán)疲勞與熱疲勞在本質(zhì)上都屬于低循環(huán)應(yīng)變疲勞，在現(xiàn)象上也類似，如果取與熱疲勞的溫度循環(huán)等效的某個溫度作為高溫低周循環(huán)疲勞的實驗溫度，并且給出與熱應(yīng)變等幅度的應(yīng)變幅度來進(jìn)行試驗，則兩種疲勞的破壞循環(huán)數(shù)是相同

3、的，它們的應(yīng)變-壽命曲線也是相同的?？梢酝ㄟ^高溫低周循環(huán)疲勞的壽命預(yù)測模型來預(yù)測熱疲勞壽命。 大部分前端區(qū)熱負(fù)載部件采用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的Glidcop材料，Glidcop是一種氧化鋁顆粒彌散強(qiáng)化銅，氧化鋁顆粒在接近銅的熔點(diǎn)時仍能保持熱穩(wěn)定性，有效提高了合金的高溫強(qiáng)度，同時又不明顯降低合金的導(dǎo)熱性能。 本文系統(tǒng)測試了上海光源提供的Glidcop材料的拉伸與疲勞性能，得到了Glidcop在室溫、200℃和400℃下的彈性模量、

4、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和應(yīng)變壽命疲勞曲線。同時考察了應(yīng)變對Glidcop導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)的影響。為擋光元件的設(shè)計模擬提供了試驗參數(shù)。 擋光元件的受光面承受局部高熱負(fù)載，最大應(yīng)變集中在一個小區(qū)域內(nèi)，改變了受光面的表面形貌，使同步輻射光的入射角發(fā)生改變，擋光元件接收的總功率不變，但熱流密度的分布發(fā)生了一定的變化，能量重新分配，溫度場與應(yīng)變場隨之發(fā)生變化。為了考察這種影響的大小，特別是在接近Glidcop材料破壞極限時的情況，本文對承