400～800℃热扩散率样品稳定性试验研究

文章利用基于激光闪光法的立式热扩散率测量装置,在400 ～ 800℃范围内对石墨、不锈钢、纯铜、刚玉材料样品进行试验,考核了其材料样品的热扩散率稳定性、重复性,进行了热扩散率的试验,并对其测量结果进行研究分析,对热扩散率标准样品的选定提出建议.     

AIN热扩散率测试方法的研究

针对传统方法在物理模型上不适合于用来测试ＡＩＮ等透光材料热扩散率的问题,提出了一个新的物理模型和它的解析解,在激光热导仪上测定ＡＩＮ榈的温度变化曲线,采用正交拟合法计算出了ＡＩＮ的热扩散率α,拟合曲线与实验曲线基本吻合,有较高的测试准确率。该方法适合于透光与不透光的各种材料。     

半透光材料热扩散率测试的物理模型研究

建立了测试半透光材料热扩散率的物理模型,实际测试了牛角试样的热扩散率,并与传统的Ｐａｒｋｅｒ模型进行了比较。理论分析和测试结果表明该模型是正确的,具有广泛的适用性。     

材料热扩散率的非稳态测量与应用

热扩散率是材料热物性中一个非常重要的参数。在材料热扩散率的测试中,主要是利用非稳态方法进行测量。非稳态测量方法具有测量周期短、测试方便、结果准确等优点。主要对常用的5种利用非稳态测试材料热扩散率的方法进行了阐述,详细介绍了它们的工作原理、方法特点以及近几年来的科研成果。同时,列举了目前热扩散率测试的一些常用产品和相关测试标准。最后,对热扩散率测试的未来发展趋势进行了展望。     

基于热扩散率的微尺度特性表征方法研究进展

材料及其界面的许多微尺度特性的改变常常会导致其热扩散率的变化,反之,则可以通过材料热扩散率参量的实际变化来表征这些特性。如在微尺度条件下,热扩散率会因为材料所受辐照剂量的改变而改变,亦和正电子的泯灭寿命存在着某些关系;在某些金属的相变点,其热扩散率会发生突变;某些材料的元素组分、晶粒尺度、薄膜厚度等参数的变化也会对热扩散率造成影响。总结了近年来国内外基于热扩散率的微尺度特性表征方法及其研究成果,阐述了各种表征方法的原理,并指出了其应用前景,有望为部分材料及其界面的一些微尺度特性的测试提供新的途径和方法。     

交流量热法测量SiO2薄膜的热扩散率

介绍了交流量热法测量薄膜热扩散率的原理和系统组建，用脉宽为纳秒级的超短激光脉冲作为热源，测量了Si衬底上厚度为100nm和500nm的SiO2薄膜水平方向上的热扩散率，实验结果表明该结构的热扩散率比SiO2体材料的要小，并且随着SiO2层厚度的减小，热扩散率也减少。     

激光脉冲法研究半透明PI/SiO_2薄膜的热扩散率

激光脉冲法在应用于测量对实验探测波段红外线半透明的材料热扩散率时遇到了困难。文中提出了新的解决办法:即通过对理论探测曲线进行分析,并通过在实际探测曲线上的升温幅度和特征点计算得到了热扩散率,成功地解决了这一难题。在-73℃~290℃的范围内获得了对激光和红外线都是半透明的聚酰亚胺(PI)薄膜的热扩散率,并研究了室温下PI/SiO2复合材料的热扩散率随SiO2含量的变化规律。     

薄膜热扩散率及耦合层厚度的光声检测

从一维四层煤质模型出发，在只考虑试样吸收光的假设下，得出传声器检测时空气中的光声信号的相位响应。由此对厚度为２０μｍ的铝膜和４μｍ的镍膜的热扩散率进行了测定，并对薄膜与背衬之间的油耦合层作了估算。实验结果表明光声技术不仅可用来检测分层媒质表面层材料的热物性，而且还有可能估测内层煤质的厚度或热扩散率。     

陶瓷热障涂层的热导率和热扩散率测量

提出了应用3ω法进行等离子喷涂热障涂层材料的热导率和热扩散率测量的方法。测试了室温下2种典型的热障涂层材料Y2SiO5和La2Zr2O7的热导率和热扩散率,测试结果与文献中的结果吻合良好。实验中对不同孔隙率的样品的热导率在室温附近的温度区间内进行测试,结果表明,孔隙率的变化对热导率有明显的影响。另外,孔隙率对热扩散率有双向的影响,即存在某一孔隙率值使得涂层样品的热扩散率最大。     

基于热成像的材料热扩散率测量方法研究

将一种基于热成像的薄片材料热扩散率测量方法的理论模型由二维拓展到三维,以适用于更大厚度材料的热扩散率测量。指出该方法适用的特征条件为:Z向空间导数值与材料表面和周围环境的温度差值为线性关系。仿真分析了传热距离与激励时间对特征条件的影响以及相关的信噪比问题,并在304不锈钢材料实测实验中依照仿真分析设置传热距离和激励时间以满足特征条件,结果显示厚度为1 mm和2 mm的不锈钢材料测量偏差均在3.0%以内,厚度为5 mm的不锈钢材料测量的偏差为4.1%,从而扩大了该测量方法的适用范围。     

固体材料热扩散率测量系统的改进

介绍了中国计量科学研究院最新改进的固体材料热扩散率的闪光法测量系统。该系统中采用最新研制的放大器和具有缓存功能的N16123数据采集卡，并利用LabVIEW为开发工具，编写了一套使用方便、功能强大的数据采集处理软件，大大提高了数据采集和处理的速度。利用该系统在室温到1000℃的温度范围内，测量日本国家计量院提供的工业纯铁样品，测量重复性和修正重复性均小于0．8％。     

激光闪光法测量材料热扩散率标准装置的研制

介绍了材料热扩散率测量标准装置的研制和实验方法,采用参考样品进行了比对,其测量扩展不确定度优于5%.     

基于热成像的薄片材料热扩散率快速无损检测

针对传统热扩散率测量方法对热激励、边界和试样尺寸有严格要求等苛刻条件,提出一种适用于薄片材料的热扩散率测量新方法。该方法采用热成像技术采集受激光激励引起的材料表面温度场变化数据,将其通过曲线拟合对导热微分方程中的微分项进行估测,求取微分方程解析解转化为对代数方程求解以确定热扩散率值,因而无需严格控制边界条件、初始条件和热激励。通过仿真分析验证了理论模型的合理性,并对H62黄铜和304不锈钢材料进行了实测,对比文献参考值表明测量偏差均在6.0%以内,测量重复性为4.3%,可满足快速无损的测量要求。     

Cu2S相变过程中热扩散系数的精确测量和解析

材料发生相变时, 其结构和物理性能可能会发生剧烈的变化。采用激光闪射法测量热扩散系数时, 激光照射样品可能会伴随有光吸收/发射现象以及温度的显著升高, 导致其测量值偏离真实值。本工作以Cu₂S为研究对象, 发现激光照射样品后, 光吸收/发射的影响很小可以忽略, 但样品温度的升高则会明显影响热扩散系数的测量。通过构建具有不同石墨层厚度的石墨/Cu₂S双层结构, 利用石墨层减弱激光照射时Cu₂S样品的温度增加幅度, 成功使热扩散系数出现显著降低的起始温度接近采用DSC测量材料发生相变的起始温度。本研究进一步建立了石墨/Cu₂S双层结构样品的热流输运模型, 从石墨/Cu₂S双层结构样品的实验测试热扩散系数中解析出了Cu₂S在相变区间的本征热扩散系数。本工作对于理解和精确表征具有相变特征的离子导体热电材料、光敏、热敏材料的热扩散系数具有重要的意义。     

激光闪光法测量材料热扩散率国际比对的实验研究与分析

本文介绍了在中国计量科学研究院激光闪光法热导仪上,根据国际计量委员会温度咨询委员会（OCT）第九工作组WG9,关于材料热物性研究比对的要求,分别对WG9提供的5个不同厚度的Armco Iron和Isotropic Graphite样品,进行了热扩散率的测量和结果分析研究,以及实验结果的不确定度分析评估。根据分析实验中发现的问题,对进一步改进现有的激光闪光法装置提出了建议。     

基于脉冲涡流热成像的面内方向性热扩散率测量

针对导电材料面内方向性热扩散率的测量,提出脉冲涡流热成像法这一新方法。该方法采用感应式脉冲线激励源,在导电试件表面形成沿一定方向的感应涡流,实现局部热激励,在非稳态条件下实现了材料面内方向热扩散率的测量;简单调节试件与线感应激励线圈的角度,就可以快速无损非接触地测量试件在垂直线圈方向上的热扩散率值。对感应线激励下面内热传导及高斯温度分布进行了分析,分别对AISI304不锈钢、纯铁、纯镍3种材料的热扩散率进行了测量,测量结果与手册值相符,偏差小于9.0%,相对扩展不确定度分别为3.18%,3.72%,3.70%。     

用激光脉冲加热-降温法同时测定材料的热扩散率、比热和热导率(600～1200K)(英文)

本文描述一种用激光脉冲加热-降温技术同时测定热扩散率、比热和热导率的新方法。当样品的前表面被一束脉冲激光照射时,可从样品后表面的温升历程得到热扩散率,此即Parker的方法。而在忽略传导和对流热损的情况下,比热数据可由样品的降温速率和有效发射率来计算,不需要测量样品所吸收的能量。然后可以算得热导率。对于一套特殊设计的试样加热系统,有效发射率是稳定的,且可从比热已知的参考试样(Armco铁)来测出。由于采用了非接触的红外接收器来测量降温速率,因而对不能焊接热电偶的材料也可进行热扩散率、比热和热导率的测定。给出了Armco铁、铜、金属陶瓷和石墨的测试结果。估计测量热导率的准确度约为±(8～9)％。     

热扩散率测量中激光非均匀加热的研究

激光闪光法是测量材料热扩散率的一种瞬态测量方法,是测量速度最快的方法之一,也是目前最受欢迎的方法之一.通过对闪光法测量装置中激光器输出光斑的实时探测,发现大能量下光斑分布的均匀程度明显优于小能量下的分布情况.通过设计实验,验证了光斑的这种分布情况以及激光非均匀加热对热扩散率测量结果确有一定影响.为此,特设计一套光学装置...     

激光闪光法测量固体材料热扩散率的研究进展

基于瞬态原理的激光闪光法因其具有所用试样小、测试周期短等优点，在测量固体材料的热扩散率方面发挥了重要作用，应用较为广泛。根据近些年来在激光闪光法可测材料种类、关键技术问题以及优化和改进3个方面的研究进展，介绍了其应用情况，并分析总结了其研究重点、难点以及研究价值，最后讨论了激光闪光法存在的挑战和前景，为未来激光闪光法在更多领域的应用提供参考。     

隐晶质石墨含量与粒径对复合材料导热性能的影响

以天然隐晶质石墨为导热填料,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,采用热压法制备了隐晶质石墨/PVA导热复合材料,研究了纯化前后隐晶质石墨含量与粒径对复合材料导热性能的影响。结果表明,随着石墨含量增加,复合材料的热扩散率上升。隐晶质石墨含量分别为89%和99%时,原矿隐晶质石墨制备的复合材料热扩散率分别为5.224和7.459 mm2/s,纯化后隐晶质石墨制备的复合材料热扩散率则为7.839和9.458 mm2/s,纯化后复合材料热扩散率较原矿提高;纯化前后隐晶质石墨在未球磨和以300~600 r/min球磨时,随着平均粒径的减小,复合材料的热扩散率下降。原矿球磨后隐晶质石墨/PVA复合材料热扩散率从5.224 mm2/s减小到4.682 mm2/s,纯化后球磨隐晶质石墨/PVA复合材料热扩散率从7.839 mm2/s下降到6.019 mm2/s。研究表明,隐晶质石墨/PVA复合材料导热性能随着石墨含量的提高而增强,随着石墨粒径的减小而减弱。