Экспериментальное исследование теплофизических свойств переходных металлов и сплавов на основе железа при высоких температурах

• Автор: Талуц, Сергей Германович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 378 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ПЛОСКИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЛН ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

1.1. Нестационарные методы исследования теплофизических свойств металлов

1.2. Метод плоских температурных волн

1.3. Теоретические основы измерения температуропроводности методом температурных волн в режиме быстрого нагрева
1.4. Применение динамического метода для определения температуропроводности металлов вблизи фазовых переходов
1.5. Анализ формы образца в жидком состоянии при измерении теплофизических свойств металлов методом плоских температурных

1.6. Методы измерения температур при исследовании теплофизических свойств металлов

1.7. Выводы
2. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПЛОСКИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЛН
2.1. Структурная схема установки
2.2. Функциональная схема установки
2.2.1. Вакуумная камера
2.2.2. Оптическая система
2.2.3. Блок нагрева и модуляции
2.2.4. Измеритель коэффициента температуропроводности
2.2.5. Измеритель средней температуры образца
2.2.6. Блок контроля формы образца

2.2.7. Измеритель подводимой мощности
2.3. Программное обеспечение
2.4. Выводы
3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ И ОЦЕНКИ ИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ
3.1. Измерение в режиме медленного нагрева
3.2.Измерение в режиме быстрого нагрева
3.3.Контактный четырехзондовый метод исследования удельного электросопротивления
3.4.По1решности измерений
3.4.1 .Классификация погрешностей измерения
3.4.2.Погрешности измерения температуропроводности
3.4.3.По грешность измерения средней температуры
3.4.4.Т1огрешность определения толщины образца при плавлении .
3.4.5.Погрешность определения теплопроводности
3.4.6.Погрешность определения электросопротивления
3.5.Результаты калибровочных измерений
3.6. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛО- И ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ ДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПЛОСКИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ

4.1. Политермы теплофизических свойств металлов при высоких температурах
4.2. Скандий
4.3. Титан
4.4. Ванадий
4.5. Хром
4.6. Марганец

4.7. Железо
4.8. Кобальт
4.9. Никель
4.10. Цирконий
4.11. Ниобий
4.12. Молибден
4.13. Родий
4.14. Палладий
4.15. Гадолиний
4.16. Гафний
4.17. Тантал
4.18. Вольфрам
4.19. Рений
4.20. Иридий
4.21. Платина
4.22. Выводы
5. ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА И ЗАРЯДА В
ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛАХ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
5.1. Явления переноса в переходных металлах при высоких температурах.
5.2. Переходные металлы, не обладающие магнитным порядком при высоких
температурах
5.2.1. Теплофизические свойства переходных металлов в рамках двухзонной модели Мотта
5.2.2. Металлы подгруппы титана
5.2.3. Металлы подгруппы ванадия
5.2.4. Металлы подгруппы хрома
5.2.5. Марганец, рений
5.2.6. Родий, иридий, палладий, платина
5.2.7. Скандий, гадолиний

практически не зависит от темпа нагрева и не превышает 3.5 % во всем заданном диапазоне изменения параметров.
1.4. Применение динамического метода для определения температуропроводности металлов вблизи точек фазовых переходов
Применение динамического метода плоских температурных волн для исследования теплофизических свойств металлов вблизи фазовых переходов связано с необходимостью учета термически активируемых процессов, связанных с поглощением определенных порций тепла и проявлением релаксационных эффектов /34-37/. Это приводит к тому, что фазовый сдвиг температурных колебаний дополнительно зависит от частоты модуляции подводимой к образцу мощности.
Рассмотрим следующую задачу. На одну из сторон плоско параллельной пластины толщиной 8 падает комбинированный тепловой поток, состоящий из постоянной с[ и гармонической ц составляющих, при этом пластина сильно перегрета относительно окружающей среды. При фиксированной температуре в материале пластины происходит термически активируемый процесс, связанный с поглощением (выделением) теплоты. При этом процесс характеризуется некоторым конечным временем установления равновесия тР. Необходимо найти характер изменения температуры на поверхности пластины, противоположной нагреваемой. Такая постановка задачи потребовалась для объяснения экспериментальных данных, полученных при измерении температуропроводности ниобия и ряда других тугоплавких металлов вблизи температуры плавления.
Сформулируем основные моменты решения этой задачи, полученные в работе /30/.
Согласно принятой модели исходной задачи, предположим, что изменение количества теплоты за единицу времени в единице объема