Тепло- и температуропроводность тугоплавких металлов вблизи точки плавления

• Автор: Талуц, Сергей Германович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 169 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава . ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ШЮСКИХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОЛН .

1.1. Постановка задачи.

1.2. Нестационарные методы исследования теплофизических свойств металлов.

1.3. Теоретические основы измерения температуропроводности методом температурных волн в режиме быстрого
нагрева..

1.4. Методы измерения температур

Глава 2. ЭКСПЕШ.ЖНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ .

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
Глава 3. ПОРЯДОК ПРОЩЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ И ОЦЕНКИ ИХ
ПОГРЕШНОСТЕЙ .
3.1. Измерения в режиме медленного нагрева
3.2. Измерения в режиме быстрого нагрева
3.3. Погрешности измерений
3.3.1. Классификация погрешностей эксперимента .
3.3.2. Погрешности измерения температуропроводности .
3.3.3. ГЬгрешнооть измерения средней температуры . .
3.3.4. Погрешность определения толщины образца
при плавлении . . Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ ШИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ .
4.1. Температурные зависимости теплофизических характеристик металлов при высоких температурах .
4.2. Ниобий.
4.3. Тантал.
4.4. Молибден.
4.5. Вольфрам .
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА И ЗАРЯДА
В ТУГОПЖВКИХ МЕТАЛЛАХ ПРИ ШСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ . .
5.1. Явления переноса в переходных металлах
5.2. Теплопроводность металлов вблизи точки плавления . .
5.3. Теплопроводность металлов V о. подгруппы при высоких температурах
5.4. Теплопроводность металлов VIа подгруппы при высоких температурах .
5.5. Влияние эффектов, связанных с уменьшением длины свободного пробега, на кинетические свойства тугоплавких металлов
ЗАКЛКЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Кс“1 - быстрый нагрев, Кс-1 -медленный нагрев. При использовании взрывной методики затрудняется получение равновесных значений измеряемых величин. Особенно это относится к температурам, близким к точке плавления металлов. Результаты исследования металлов при таком нагреве подробно обсуждаются в обзоре [ 4]. Измерения в условии быстрого нагрева ~ 3 Кс-1, как правило, дают значения измеряемых величин, совпадающие с значениями, полученными стационарными измерениями [б]. При медленном нагреве,хотя и получают равновесные значения исследуемых величин, но при этом в полном объеме сохраняются трудности, характерные для высокотемпературных стационарных экспериментов. Непосредственное измерение теплофизических характеристик материалов предполагает подвод к образцу дополнительных небольших тепловых потоков. По характеру их подвода можно выделить две группы методов: нерегулярные (метод полубесконечной пластины, метод с движущимся источником, импульсные методы) [ 7] и регулярные (методы с постоянной температурой среды и постоянной скоростью подведения тепла, метод периодических тепловых потоков) [ 8]. Среди нерегулярных методов наибольшее распространение получили импульсные методы Г 9]. В одном из вариантов импульсного метода дополнительный нагрев одной из поверхностей тонкой пластины осуществлялся тепловой вспышкой, а регистрация проводилась на противоположной стороне образца [ю]. Однако этим методом присущ ща значительная методическая ошибка. Иррегулярные методы, в которых в качестве исходной принята линейная модель теплопроводности, могут привести к ошибкам в определении теплофизических характеристик, если измеряемые величины существенно зависят от температуры. В работе [п] показано, что методическая ошибка в определении температуропроводности методом вспышки составляет не менее II %. В регулярных методах применяются переменные тепловые потоки. Прежде всего здесь отметим методы с постоянной температурой среды и с линейно нарастающим тепловым потоком. Они просты при технической реализации, но им присущи указанные выше методические недостатки. Поэтому в каждом конкретном измерении необходимо знание температурных зависимостей измеряемых величин. Наиболее точныши удобными методами измерения тепловых характеристик материалов являются методы периодических тепловых потоков в установившемся режиме. В зависимости от формы изотермических поверхностей различают методы плоских, цилиндрических и сферических температурных волн [3,]. Большое распространение получил метод плоских температурных волн []. Согласно терминологии, предложенной в [8], этот метод относится к одному из вариантов регулярного режима третьего рода. Для создания периодических тепловых потоков может быть использована техника переменных токов, а для обработки измеряемых сигналов - радиотехническая аппаратура. Это позволяет обеспечить уменьшение времени измерения, а также осуществить достаточно точные измерения в условиях высокой помехоустойчивости. Метод плоских температурных волн в его динамической модификации основан на создании периодического теплового потока одновременно с быстрым разогревом образца постоянным или линейно нарастающим тепловым потоком. При этом определение теплофизических характеристик осуществляется по результатам измерения разности фаз между подаваемым периодическим сигналом и сигналом, прошедшим через образец. Как было показано ранее нами [,], при этом удается получить достаточно надежные сведения для таких агрессивных и неустойчивых металлов, как титан и железо в твердом и жидком состояниях. Поэтому этот метод был выбран нами для измерения тепловых характеристик тугоплавких металлов. Т(х; ? Т - температура окружающей среды. В режиме медленного нагрева решение этой системы уравнений приведено в работе []. В случае же быстрого нагрева решение задачи затрудняется необходимостью учета температурной зависимости коэффициентов, входящих в уравнения (1. В качестве первого приближения примем, что коэффициент теплопроводности линейно зависит от температуры (А = /+'/1/Т) • а остальные коэффициенты постоянны.